Fast particle behaviour in the Globus-M spherical tokamak

Abstract

The behaviour of the fast particle population during 18 keV hydrogen and 26 keV deuterium neutral beam injection in deuterium plasmas is investigated. Experiments reveal large fast ion losses. The experimental results are confirmed using different types of modelling: simulation using the NUBEAM module, solution of the Boltzmann kinetic equation and solution of the 3D fast ion tracking algorithm. The dynamics of the energetic particle redistribution and losses during sawtooth oscillation and toroidal Alfvén eigenmodes are studied. A method to decrease fast ion losses under the current conditions (0.4 T, 0.2 MA) is shown. The influence of the plasma parameters on the energetic ion confinement rate is investigated. Modelling for the Globus-M2 conditions (1 T, 0.5 MA) is performed.

Исследование Влияния Тока Плазмы На Ионный Теплоперенос В Сферическом Токамаке Глобус-М

“…Измерения с помощью NPA проводились в течение всего разряда. По результатам моделирования с помощью кода DOUBLE [10,11] значения ионной температуры, полученные с использованием анализатора атомов перезарядки, в случае, когда хорда наблюдения NPA пересекает пучок NBI, должны быть отнесены к области их пересечения, т. е. в нашем случае к R = 32 cm.…”

“…Поглощенная мощность пучка рассчитывалась блоком NBI [15]. При этом делались поправки на потери быстрых частиц, рассчитанные с помощью модернизированного кода [11].…”

Первые Эксперименты По Контр-Инжекции Атомов Высокой Энергии На Токамаке Глобус-М

“…2, с). Моделирование с помощью трехмерного алгоритма для расчета траекторий частиц показывает, что потери ионов с энергией 18 keV с первой орбиты составляют 85−95%, а полные потери достигают 97%, в то время как при ко-инжекции с такими же параметрами пучка и плазмы потери с пер-вой орбиты приблизительно равны 15% [17]. Отметим, что моделирование контр-инжекции c помощью кода NUBEAM также показывает существенные значения потерь с первой орбиты: около 50%, в то время как полные потери составляют ≈ 70%.…”

“…Мо-делирование показывает, что при контр-инжекции, как и в случае с ко-инжекцией [17], одновременное изменение тороидального магнитного поля и тока плазмы в два с половиной раза приведет к уменьшению потерь быстрых частиц, более существенному, чем в описанных выше экспериментах с изменением тока плазмы. Однако поте-ри при контр-инжекции все еще будут велики и соста-вят около 70%.…”

A Zero-Dimentional Model to Study Plasma Heating Efficiency and Thermal Insulation at the Globus-M Tokamak in Ohmic Heated Regimes

“…Основные результаты исследований опубликованы в работах [4 -6]. То-камак оснащён рядом диагностических систем, основными из которых являются диагностика томсо-новского рассеяния [7] -позволяет определить пространственные распределение температуры и концентрации электронов, анализаторы атомов перезарядки [8] -обеспечивают измерение ионной температуры и долю потерь быстрых частиц при инжекционном нагреве, спектроскопия перезаря д-ки [9] -измеряет профиль ионной температуры при инжекционном нагреве, микроволновый ин-терферометр -определяет среднехордовую плотность плазмы. Массив измерительных петель по-лоидального магнитного потока позволяет провести реконструкцию равновесия и определить ге о-метрические параметры плазменного шнура [10,11].…”