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Improved confinement in JET high β plasmas with an ITER-like wall

C.D. Challis, J. Garcia, M. Beurskens, P. Buratti, E. Delabie, P. Drewelow, L. Frassinetti, C. Giroud, N. Hawkes, J. Hobirk2015年被引用 81Nuclear FusionIF 3出版社

The replacement of the JET carbon wall (C-wall) by a Be/W ITER-like wall (ILW) has affected the plasma energy confinement. To investigate this, experiments have been performed with both the C-wall and ILW to vary the heating power over a wide range for plasmas with different shapes. It was found that the power degradation of thermal energy confinement was weak with the ILW; much weaker than the IPB98(y,2) scaling and resulting in an increase in normalized confinement from H98 ∼ 0.9 at βN ∼ 1.5 to H98 ∼ 1.2−1.3 at βN ∼ 2.5 − 3.0 as the power was increased (where H98 = τE/τIPB98(y,2) and βN = βTBT/aIP in % T/mMA). This reproduces the general trend in JET of higher normalized confinement in the so-called 'hybrid' domain, where normalized β is typically above 2.5, compared with 'baseline' ELMy H-mode plasmas with βN ∼ 1.5 − 2.0. This weak power degradation of confinement, which was also seen with the C-wall experiments at low triangularity, is due to both increased edge pedestal pressure and core pressure peaking at high power. By contrast, the high triangularity C-wall plasmas exhibited elevated H98 over a wide power range with strong, IPB98(y,2)-like, power degradation. This strong power degradation of confinement appears to be linked to an increase in the source of neutral particles from the wall as the power increased, an effect that was not reproduced with the ILW. The reason for the loss of improved confinement domain at low power with the ILW is yet to be clarified, but contributing factors may include changes in the rate of gas injection, wall recycling, plasma composition and radiation. The results presented in this paper show that the choice of wall materials can strongly affect plasma performance, even changing confinement scalings that are relied upon for extrapolation to future devices.

日本語訳

JETの炭素壁(C-wall)をITER型のベリリウム/タングステン壁(ILW)に交換したことは、プラズマのエネルギー閉じ込めに影響を及ぼした。これを調査するため、C-wallとILWの両方において、異なる形状のプラズマに対して加熱パワーを広範囲に変化させた実験が行われた。その結果、ILWにおける熱エネルギー閉じ込めのパワー劣化は弱く、IPB98(y,2)スケーリングよりもはるかに弱いことが判明し、規格化閉じ込めは、パワーを増加させるにつれて、βN〜1.5におけるH98〜0.9から、βN〜2.5−3.0におけるH98〜1.2−1.3へと増加した(ここでH98 = τE/τIPB98(y,2)、βN = βTBT/aIP、単位は% T/mMA)。これは、いわゆる「ハイブリッド」領域において、規格化βが典型的に2.5を超える場合に、βN〜1.5−2.0の「ベースライン」ELMy Hモードプラズマと比較して、規格化閉じ込めが高いというJETにおける一般的な傾向を再現するものである。この閉じ込めの弱いパワー劣化は、低トリangularityのC-wall実験でも観察されており、高パワー時におけるエッジペデスタル圧力とコア圧力ピーキングの両方の増加に起因する。対照的に、高トリangularityのC-wallプラズマでは、広いパワー範囲にわたってH98の上昇が見られ、IPB98(y,2)に類似した強いパワー劣化を示した。この強い閉じ込め劣化は、パワー増加に伴う壁からの中性粒子源の増加と関連していると思われるが、この効果はILWでは再現されなかった。ILWにおいて低パワーでの改善閉じ込め領域が失われた理由はまだ明らかにされていないが、ガス入射率、壁リサイクリング、プラズマ組成、放射の変化などの要因が寄与している可能性がある。本論文で提示された結果は、壁材料の選択がプラズマ性能に強く影響し得ること、さらには将来の装置への外挿に依存している閉じ込めスケーリング自体を変え得ることを示している。

装置

iter高精度(タイトル一致)jet高精度(タイトル一致)

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ITERJETImproved confinementITER-like wall
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