Fuelling characteristics of supersonic molecular beam injection in JT-60U

JT-60Uにおける超音速分子ビーム入射の粒子供給特性

竹永 秀信; 三代 康彦; Bucalossi, J.*; Marty, V.*; 浦野 創; 朝倉 伸幸; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 神永 敦嗣

Takenaga, Hidenobu; Miyo, Yasuhiko; Bucalossi, J.*; Marty, V.*; Urano, Hajime; Asakura, Nobuyuki; Nishiyama, Tomokazu; Sasajima, Tadayuki; Masaki, Kei; Kaminaga, Atsushi

JT-60Uにおいて超音速分子ビーム入射による粒子供給に成功した。パルス入射に対応した主プラズマでの密度上昇が観測された。供給効率は背圧や入射方向(低・高磁場側)に大きく依存しないことを明らかにした。同程度の密度まで到達するために必要な供給量は、ガスパフに比べて小さい。ペレット入射と比較すると、供給位置が浅いにもかかわらずほぼ同じである。時間分解能0.167msの高速カメラで測定した発光分布は、背圧6気圧の方が広がっているが、6気圧と2気圧では同程度の侵入位置を示している。この観測結果は、供給効率の弱い背圧依存性と矛盾しない。発光が示す電離領域の先端は、最初のフレームと2番目のフレームを比べると内側に侵入しており、2番目のフレームではセパラトリックスの直ぐ内側近傍に達している。電離領域は、ビームの大きさから十分に拡大しており、拡大度も2番目のフレームで大きくなっている。この結果は、超音速分子ビームとプラズマの相互作用が、超音速分子ビーム入射による粒子供給分布に大きく影響していることを示している。

The supersonic molecular beam injection (SMBI) was successfully operated in JT-60U. Frequent density jumps were clearly observed in the main plasma against the SMBI pulses with the background gas pressure () of 2-6 bar. Fuelling efficiency exhibited weak dependence on and the injection direction (high- and low-field-side injections). The amount of the fuelling necessary for achieving the same density level is much smaller for the SMBI than for the gas-puffing. It is comparable for the SMBI and the pellet injection even with shallower penetration of the SMBI as discussed below. The SMBI ionization area was estimated based on emission measured using the fast TV camera with a time resolution of 0.167 ms. The estimations indicated similar penetration position for = 6 and 2 bar, although the ionization area was larger for 6 bar. This result supports the weak dependence of the fuelling efficiency. The front of the ionization area moved between first and second frames of the fast TV camera and it reached just inside the separatrix in the second frame. The ionization area was significantly expanded from the expected SMB size and the expansion was also enhanced between two frames. These relatively slow changes between two frames suggest that interaction between SMB and plasma significantly influences the fuelling characteristics.