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Experimental studies on NBI and ICRF heated plasmas in the largehelical device

K Kawahata, N Ohyabu, O Kaneko, A Komori, H Yamada, N Ashikawa, P deVries, M Emoto, H Funaba, M Goto2000年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

In the Large Helical Device (LHD), upgrading of the key hardware systemsince the last EPS conference has led to (1) higher Te (Te(0) = 4.4 keV at ⟨ne⟩ = 5.3×1018 m-3 and Pabs = 1.8 MW); (2) higher confinement (τE = 0.3 s, Te(0) = 1.1 keV at ⟨ne⟩ = 6.5×1019 m-3 and Pabs = 2.0 MW); (3) higher stored energyWpdia = 880 kJ; and (4) the highest β value inhelical devices (2.4% at B = 1.3 T). The energy confinement wassystematically higher than that predicted by the International StellaratorScaling 95 up to a factor of 1.6. Ion cyclotron range of frequencies (ICRF)power up to 1.3 MW was reliably injected into the plasma withoutsignificant impurity contamination and a plasma with stored energy of200 kJ was sustained for 5 s by ICRF alone. Long pulse discharges greaterthan 1 min in duration have been successfully achieved with ICRF poweralone and with neutral beam injection (NBI) power alone. With NBI heatingan 80 s discharge was achieved with a heating power of 0.5 MW at 2.75 T.The electron density was maintained at around 1.6×1019 m-3 by controlled gas puffing. The central electron and iontemperatures were kept around 1.5 keV. With ICRF heating, a similar longpulse discharge was achieved for 68 s with a heating power of 0.85 MW. Thesustained plasma parameters are: Wp~110 kJ, Te(0)~Ti(0) = 2.0 keV and ⟨ne⟩ = 1.0×1019 m-3. During these discharges, no increase in radiationpower has been observed.

日本語訳

大型ヘリカル装置(LHD)において、前回のEPS会議以降の主要ハードウェアのアップグレードにより、以下の成果が得られた:(1) より高いTe(⟨ne⟩ = 5.3×10¹⁸ m⁻³、Pabs = 1.8 MWにおいてTe(0) = 4.4 keV);(2) より高い閉じ込め(⟨ne⟩ = 6.5×10¹⁹ m⁻³、Pabs = 2.0 MWにおいてτ = 0.3 s、Te(0) = 1.1 keV);(3) より高い蓄積エネルギーWpdia = 880 kJ;および(4) ヘリカル装置における最高のβ値(B = 1.3 Tにおいて2.8%)。エネルギー閉じ込めは、国際ステラレータースケーリング95(ISS95)による予測よりも系統的に最大1.6倍高い値となった。周波数帯(ICRF)加熱出力は最大1.3 MWまでプラズマへ確実に入射され、有意な不純物混入は見られなかった。ICRF単独加熱により、蓄積エネルギー200 kJのプラズマを5秒間維持した。ICRF単独および中性粒子ビーム入射(NBI)単独加熱の両方において、1分を超える長時間放電が達成された。NBI加熱では、2.75 Tにおいて加熱出力0.5 MWで80秒間の放電が達成された。電子密度は、制御されたガス入射により約1.6×10¹⁹ m⁻³に維持された。中心電子温度およびイオン温度は約1.5 keVに維持された。ICRF加熱では、加熱出力0.85 MWで68秒間の同様の長時間放電が達成された。維持されたプラズマパラメータは以下の通り:Wp ≈ 110 kJ、Te(0) ≈ Ti(0) = 2.0 keV、⟨ne⟩ = 1.0×10¹⁹ m⁻³。これらの放電中、放射パワーの増加は観測されなかった。

装置

lhd中精度(概要文一致)

wiki

Ion cyclotron heatingNeutral beam injectionHelical device
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