A novel divertor biasing by four biasing plates distributed toroidally (TDDB) on the upper divertor target plate is applied to low density tokamak plasmas started-up by 28 GHz 2nd harmonic electron cyclotron current drive (ECCD) in a quasi-double null configuration of the QUEST spherical tokamak (ST). In the ST plasmas of line averaged electron density < > ∼0.7–1 × 1018 m−3, about 20%–40% of the current driven by ∼85 V sawtooth bias voltage reaches the lower divertor plate along the biased scrape-off-layer (SOL) flux tube as the SOL current . The fact is noticeably lower than indicates an appreciable leakage of parallel current from the biased SOL flux tube. The leakage currents in the toroidal and radial directions are confirmed by detection of them using the unbiased plates in the TDDB experiments. From the ion saturation current density profile obtained by a divertor Langmuir probe array, the fall-off lengths of divertor particle flux are estimated together with the strike line position. Total particle flux to the upper divertor, evaluated by the integrated ion saturation current density profile is reduced by up to 45% during positive biasing of the TDDB, depending on the position of the strike line to the biased plate. In addition, the TDDB also induces a noticeable loss of fast electrons produced by ECCD, leading to an ∼2% reduction in the maximum toroidal current of the ST plasma compared to a shot without the TDDB. Reduction of the divertor particle flux and enhancement of the fast electron losses are thought to be dominantly caused by E drift induced by the TDDB. In the present experimental conditions, the effects of magnetic perturbations produced by the SOL currents on the fast electron losses can be neglected because of a too small SOL current.
上部ダイバータ標的板にトロイダル方向に分布した4枚のバイアス板による新しいダイバータバイアス法(TDDB)を、QUEST球状トカマク(ST)の準ダブルヌル配位において28 GHz第2高調波電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)によって立ち上げられた低密度トカマクプラズマに適用した。線平均電子密度 < > ∼0.7–1 × 10^18 m^−3 のSTプラズマでは、∼85 Vの鋸歯状バイアス電圧によって駆動された電流の約20%–40%が、バイアスされたスクレイプオフ層(SOL)磁束管に沿ってSOL電流として下部ダイバータ板に到達する。「 が よりも著しく低い」という事実は、バイアスされたSOL磁束管からの平行電流の顕著な漏洩を示している。トロイダル方向およびラジアル方向の漏洩電流は、TDDB実験において非バイアス板を用いてそれらを検出することで確認された。ダイバータラングミュアプローブアレイによって得られたイオン飽和電流密度分布から、ダイバータ粒子束の減衰長がストライクライン位置とともに推定された。積分されたイオン飽和電流密度分布によって評価された上部ダイバータへの全粒子束は、ストライクラインのバイアス板に対する位置に依存して、TDDBの正バイアス中に最大45%減少する。さらに、TDDBはECCDによって生成された高速電子の顕著な損失も誘起し、TDDBなしのショットと比較してSTプラズマの最大トロイダル電流の約2%減少をもたらす。ダイバータ粒子束の減少と高速電子損失の増大は、主にTDDBによって誘起されたEドリフトによって引き起こされると考えられている。現在の実験条件では、SOL電流によって生成される磁気摂動が高速電子損失に及ぼす影響は、SOL電流が小さすぎるために無視できる。