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Characterization and controllability of radiated power via extrinsic impurity seeding in strongly negative triangularity plasmas in DIII-D

D Eldon, L Casali, I Bykov, C Chrystal, K Erickson, A W Hyatt, A W Leonard, A L Moser, A O Nelson, T Odstrčil2025年1月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Experiments with extrinsic impurity seeding in strongly negative triangularity shapes in DIII-D achieved radiated power fractions (relative to input power) of up to ≈85% total radiation and ≈55% core radiation in steady-operating conditions. The relationship between core and total radiation was sensitive to impurity species and input power. Attempts to reach higher radiation levels via higher impurity flows resulted in radiative collapse disruptions. Nitrogen, neon, argon, and krypton were tested. Injection was by gas puffing, usually controlled by feeding back real-time estimates for core or total radiating fractions (). Argon and krypton were controlled by feeding back total radiating fraction, whereas neon was controlled by feeding back the core radiating fraction, due to the lower efficiency of neon as a divertor radiator. Nitrogen flows were pre-programmed. Reasonable total control target following was achieved with argon or krypton. Control was more challenging with the neon/core radiation configuration, which was more prone to slow response and overshooting of the control target. Poor particle removal contributed to the control challenge: neon particle inventory within the last closed flux surface was roughly constant for up to 1 s (the longest duration tested) after neon injection was halted. However, separate experiments with laser-blow off of non-recycling impurities measured a short impurity confinement time, on the scale of the energy confinement time of ∼100 ms. Modeling with the Aurora impurity transport simulation matched experimental neon densityprofiles with full recycling (R = 1.0) and weak pumping but predicted rapid decreases in neon inventory if pumping were increased or recycling decreased. This indicates that changes outside the confined plasma (adding a well-placed pump) would improve controllability for all highly recycling species.

日本語訳

DIII-Dにおける強く負の三角形度形状への外部不純物シーディング実験では、定常運転条件において、放射パワー割合(入力パワーに対する)は最大で総放射が約85%、コア放射が約55%に達した。コア放射と総放射の関係は、不純物種と入力パワーに敏感であった。より高い放射レベルを、より高い不純物流によって達成しようとする試みは、放射崩壊ディスラプションを引き起こした。窒素、ネオン、アルゴン、クリプトンが試験された。入射はガスパフによるものであり、通常はコアまたは全放射割合の実時間推定値をフィードバックして制御された()。アルゴンとクリプトンは全放射割合のフィードバックで制御されたが、ネオンはダイバータ放射体としての効率が低いため、コア放射割合のフィードバックで制御された。窒素流はプリプログラムされた。アルゴンまたはクリプトンでは、妥当な全放射制御目標追従が達成された。ネオン/コア放射構成では制御はより困難であり、制御目標の遅い応答とオーバーシュートを起こしやすかった。粒子除去の悪さが制御の難しさに寄与した:ネオン入射を停止した後、最終閉磁気面内のネオン粒子インベントリは、最長で1 s(試験された最長期間)ほぼ一定であった。しかしながら、非リサイクリング不純物のレーザーブローオフを用いた別個の実験では、短い不純物閉じ込め時間が測定され、その時間スケールは約100 msのエネルギー閉じ込め時間と同程度であった。Aurora不純物輸送シミュレーションによるモデリングは、完全リサイクリング(R = 1.0)かつ弱いポンピングでの実験ネオン密度分布と一致したが、ポンピングを増加させるかリサイクリングを減少させた場合には、ネオンインベントリの急激な減少を予測した。このことは、閉じ込めプラズマの外部での変更(適切に配置されたポンプの追加)が、すべての高リサイクリング種の制御性を改善することを示している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DImpurityTriangularityNegative triangularityImpurity seeding

AIによる論文要約

強い負の三角形状プラズマにおける外部不純物シーディングによる放射電力の特性化と制御性
JAこの論文は、プラズマ物理と核融合分野の研究者や学生に有益です。プラズマ制御と放射冷却の課題について理解を深めることができます。#プラズマ物理 #核融合 #放射冷却 #プラズマ制御
LLM向け: {'Title': '強い負の三角形状プラズマにおける外部不純物シーディングによる放射電力の特性化と制御性', 'Author(s)': '不明', 'Rese…

この論文は、DIII-Dにおける強い負の三角形状プラズマでの外部不純物シーディングの実験について報告しています。最大85%の総放射と55%の中心部放射を達成し、不純物種や入力電力との関係を明らかにしました。より高い放射レベルを目指す試みは放射性崩壊を引き起こしました。不純物の注入制御と粒子除去の課題について議論されています。

Characterization and controllability of radiated power via extrinsic impurity seeding in strongly negative triangularity plasmas in DIII-D
ENThis paper would be of interest to fusion researchers working on plasma exhaust and impurity control, as well as those studying advanced plasma shaping and its impact on confinement and stability.#FusionPlasmaControl #ImpuritySeeding #NegativeTriangularity #DIIID
LLM向け: {'Title': 'Characterization and controllability of radiated power via extrinsic …

This paper investigates the use of extrinsic impurity seeding to control radiated power in DIII-D tokamak plasmas with strongly negative triangularity. The experiments achieved high radiation fractions up to 85% total and 55% core, but also encountered challenges with radiative collapse disruptions. The authors explored different impurity species and control strategies, finding that argon and krypton provided better total radiation control, while neon was more difficult due to slower response and inventory buildup.

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