Wall pumping and saturation in divertor tokamaks

ダイバータトカマクにおける壁排気・飽和

朝倉 伸幸

Asakura, Nobuyuki

本発表では、最近のリミタ及びダイバータトカマクの長時間放電実験における周辺プラズマと対向材の水素吸着についてまとめる。特に、JT-60Uでは昨年度から長時間運転(最大65秒)を開始した。比較的高密度の高閉じ込めHモード放電を30秒間維持し、これを繰り返す実験を行い、ダイバータ及び第一壁の飽和現象とダイバータプラズマの変化を調べた。ダイバータ排気とともに多量の重水素ガスパフ(0.5と1.5g)を行った実験を続けたが、飽和現象は見られず、両者とも約半分の重水素がダイバータ部に吸着した。しかし、ダイバータ排気を停止した放電の後では吸着量は低下した。ダイバータ低温部(プライベート部)での吸着量が増加し飽和に近づいたと考えられる。さらに放電中の飽和現象もダイバータのプライベート部で観測された。局所的な粒子リサイクリング束と炭素発生の増加が観測されたが、30秒放電ではダイバータ全体の5-10%程度と小さい。しかし、ELMの性質が変化し、X点付近の周辺における中性粒子密度の増加あるいは、電流密度や圧力分布の変化により、周辺プラズマの閉じ込め特性が劣化すると考えられる。

Particle control of the main plasma density and exhaust of impurities ions have been demonstrated using the divertor pumping under saturated divertor condition. In JT-60U, ELMy H-mode operation was recently extended to 30s (with NB heating of 8-14 MW). Total number of injected particles reached (1-4)x1023 to maintain high densities. During the long pulse ELMy H-mode of JT-60U, gas puff rate was decreased from 15 to 3Pam3/s, while pumping rate was relatively constant of ~10 Pam3/s. Thus, the divertor plate was mostly saturated. It was found that 40-50% of the injected D was retained, which are comparable to Tore-Supra long pulse and JET high density ELMy H-mode pulse. Particle balance for long pulse and/or high density plasmas are discussed. Carbon flux generated by the chemical process was increased due to increase in the target temperature. Carbon generation and carbon ion emission were gradually increased in the outer leg of the divertor and the X-point. Shielding effect of the divertor was sustained and increment of the radiation power fraction was small in 30s.