Hot Ion Mode in the Globus-M2 Spherical Tokamak

A. Yu. Yashin; Яшин А. Ю.; V. A. Solovei; Соловей В. А.; O. M. Skrekel’; Скрекель О. М.; A. M. Ponomarenko; Пономаренко А. М.; A. V. Petrov; Петров А. В.; M. I. Patrov; Патров М. И.; A. N. Novokhatsky; Новохацкий А. Н.; A. B. Mineev; Минеев А. Б.; A. D. Melnik; Мельник А. Д.; V. V. Solokha; Солоха В. В.; E. E. Tkachenko; Ткаченко Е. Е.; K. D. Shulyat’ev; Шулятьев К. Д.; A. E. Shevelev; Шевелев А. Е.; F. V. Chernyshev; Чернышев Ф. В.; N. A. Khromov; Хромов Н. А.; E. M. Khil’kevich; Хилькевич Е. М.; E. A. Tukhmeneva; Тюхменева Е. А.; S. Yu. Tolstyakov; Толстяков С. Ю.; V. A. Tokarev; Токарев В. А.; K. M. Lobanov; Лобанов К. М.; S. V. Krikunov; Крикунов С. В.; A. N. Konovalov; Коновалов А. Н.; E. O. Kiselev; Киселев Е. О.; N. N. Bakharev; Бахарев Н. Н.; A. Yu. Tel’nova; Тельнова А. Ю.; Yu. V. Petrov; Петров Ю. В.; I. V. Miroshnikov; Мирошников И. В.; V. B. Minaev; Минаев В. Б.; V. K. Gusev; Гусев В. К.; N. V. Sakharov; Сахаров Н. В.; N. S. Zhil’tsov; Жильцов Н. С.; P. B. Shchegolev; Щеголев П. Б.; A. A. Kavin; Кавин А. А.; M. V. Il’yasova; Ильясова М. В.; E. G. Zhilin; Жилин Е. Г.; V. V. D’yachenko; Дьяченко В. В.; V. Yu. Goryainov; Горяинов В. Ю.; A. V. Voronin; Воронин А. В.; V. I. Varfolomeev; Варфоломеев В. И.; I. M. Balachenkov; Балаченков И. М.; G. S. Kurskiev; Курскиев Г. С.

doi:10.31857/S0367292122601497

Hot Ion Mode in the Globus-M2 Spherical Tokamak

作者: Yashin A.Y.¹^,2, Solovei V.A.³, Skrekel’ O.M.¹, Ponomarenko A.M.², Petrov A.V.¹, Patrov M.I.¹, Novokhatsky A.N.¹, Mineev A.B.⁴, Melnik A.D.¹, Solokha V.V.¹, Tkachenko E.E.¹, Shulyat’ev K.D.¹, Shevelev A.E.¹, Chernyshev F.V.¹, Khromov N.A.¹, Khil’kevich E.M.¹, Tukhmeneva E.A.¹, Tolstyakov S.Y.⁵, Tokarev V.A.¹, Lobanov K.M.⁶, Krikunov S.V.¹, Konovalov A.N.¹, Kiselev E.O.¹, Bakharev N.N.¹, Tel’nova A.Y.¹, Petrov Y.V.¹, Miroshnikov I.V.¹, Minaev V.B.¹, Gusev V.K.¹, Sakharov N.V.¹, Zhil’tsov N.S.¹, Shchegolev P.B.¹, Kavin A.A.¹, Il’yasova M.V.¹, Zhilin E.G.⁷, D’yachenko V.V.¹, Goryainov V.Y.¹, Voronin A.V.¹, Varfolomeev V.I.¹, Balachenkov I.M.¹, Kurskiev G.S.¹
隶属关系:
1. Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences
2. Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
3. NRC “Kurchatov Institute” – PNPI
4. JSC “Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”(NIIEFA)
5. Ioffe Institute
6. Efremov Research Institute of Electrophysical Equipment
7. “Ioffe Fusion Technology,”
期: 卷 49, 编号 4 (2023)
页面: 305-321
栏目: TOKAMAKS
URL: https://bakhtiniada.ru/0367-2921/article/view/139560
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122601497
EDN: https://elibrary.ru/FKMFRK
ID: 139560

如何引用文章

全文:

详细
作者简介
参考
补充文件
统计

详细

NBI-assisted plasma heating with one or two injectors of fast neutral atoms was studied at the Globus-M2 spherical tokamak at the toroidal magnetic fields of 0.8–0.9 T and plasma currents of 0.35–0.4 MA. Measurements of the spatial temperature and electron density distributions, performed using the Thomson scattering diagnostics, showed a twofold increase in heating of plasma electrons during the injection of neutral particles with energies of up to 45 keV at the beam power of 0.75 MW, as compared to the ohmic heating regime. Switching on the second additional beam with the particle energy of up to 30 keV and power of up to 0.5 MW resulted in obtaining the hot ion mode in the range of mean plasma densities of (1.6–10) × 1019 m−3. According to the data of active spectroscopy and neutral particle analyzer diagnostics, in the hot zone, the ion temperature reached 4 keV at the plasma density of 8 × 1019 m−3, which is more than 2.5 times higher than the electron temperature.

关键词

spherical tokamak, plasma, high-power beams of neutral atoms, heating of electrons and ions

参考

Kurskiev G.S., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Cherny-shev F.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kiselev E.O., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Mukhin E.E., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchego-lev P.B., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Telnova A.Yu., Tolstyakov S.Yu., Tokarev V.A., Yashin A.Yu. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. N. 6. 066032. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab15c5
Kurskiev G.S., Gusev V.K., Sakharov N.V., Balachen-kov I.M., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Chernyshev F.V., Kavin A.A., Kiselev E.O., Khromov N.A., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Shchegolev P.B., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tols-tyakov S.Yu., Tukhmeneva E.A., Varfolomeev V.I., Yashin A.Yu., Zhiltsov N.S. // Nucl. Fusion. 2021. V. 61. № 6. 064001. https://doi.org/10.1088/1741-4326/abe08c
Valovič M., Akers R., Cunningham G., Garzotti L., Lloyd B., Muir D., Patel1 A., Taylor D., Turnyanskiy M., Walsh M. and the MAST team // Nucl. Fusion. 2009. V. 49. N. 7. 075016. https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/7/075016
Kaye S.M., Bell M.G., Bell R.E., Fredrickson E.D., LeBlanc B.P., Lee K.C., Lynch S., Sabbagh S.A. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. P. 848–857. https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/10/002
Kaye S.M., Connor J.W., Roach C.M. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. N 12. 123001. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac2b38
Kaye S.M., Gerhardt S., Guttenfelder W., Maingi R., Bell R.E., Diallo A., LeBlanc B.P., Podesta M. // Nucl. Fusion. 2013. V. 53. N. 063005. https://doi.org/10.1088/0029-5515/53/6/063005
Valovič M., Akers R., de Bock M., McCone J., Gar-zotti L., Michael C., Naylor G., Patel A., Roach C.M., Scannell R., Turnyanskiy M., Wisse M., Guttenfelder W., Candy J. and the MAST team // Nucl. Fusion. 2011. V. 51. N.7. 073045. https://doi.org/10.1088/0029-5515/51/7/073045
Doyle E.J., Houlberg W.A., Kamada Y., Mukhovatov V., Osborne T.H., Polevoi A., Bateman G., Connor J.W., Cordey J.G., Fujita T., Garbet X., Hahm T.S., Hor-ton L.D., Hubbard A.E., Imbeaux F., Jenko F., Kin-sey J.E., Kishimoto Y., Li J., Luce T.C., Martin Y., Ossipenko M., Parail V., Peeters A., Rhodes T.L., Rice J.E., Roach C.M., Rozhansky V., Ryter F., Saibene G., Sar-tori R., Sips A.C.C., Snipes J.A., Sugihara M., Synakowski E.J., Takenaga H., Takizuka T., Thomsen K., Wade M.R., Wilson H.R., ITPA Transport Physics Topical Group, ITPA Confinement Database and Modelling Topical Group and ITPA Pedestal and Edge Topical Group // Nucl. Fusion. 2007. V. 47. S18–S127. https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/6/S02
van Wyk F., Highcock E.G., Field A.R., Roach C.M., Schekochihin A.A., Parra F.I., Dorland W. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2017. V. 59. № 11. 114003. https://doi.org/10.1088/1361-6587/aa8484
Telnova A.Yu., Kurskiev G.S., Miroshnikov I.V., Sakharov N.V., Kiselev E.O., Larionova M.M., Bakha-rev N.N., Larionova D.M., Gusev V.K., Khromov N.A., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sladkomedo-va A.D., Shchegolev P.B., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Tukhmeneva E.A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. № 4. 045011. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ab6da5
Tel’nova A.Yu., Miroshnikov I.V., Mitrankova M.M., Bakharev N.N., Gusev V.K., Zhil’tsov N.S., Kiselev E.O., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Tukhmeneva E.A. // Tech. Phys. Lett. 2021. V. 47. P. 470–473. https://doi.org/10.1134/S106378502105014X
Galeev A.A., Sagdeev R.Z. Advances in plasma physics. New York.: John Wiley and Sons, Inc., 1976. V. 6. P. 311–420.
Gusev V.K., Azizov E.A., Alekseev A.B., Arneman A.F., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bender S.E., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Bykov A.S., Chernyshev F.V., Chugunov I.N., Dyachenko V.V., Filatov O.G., Iblyaminova A.D., Irzak M.A., Kavin A.A., Kurskiev G.S., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kornev V.A., Krasnov S.V., Kuznetsov E.A., Labusov A.N., Larionov M.M., Loba-nov K.M., Malkov A.A., Melnik A.D., Minaev V.B., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Novokhat-sky A.N., Ovsyannikov A.D., Panasenkov A.A., Patrov M.I., Petrov M.P., Petrov Yu.V., Rozhansky V.A., Rozhdestvensky V.V., Saveliev A.N., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Shcherbinin O.N., Senichenkov I.Yu., Serge-ev V.Yu., Shevelev A.E., Stepanov A.Yu., Tanchuk V.N., Tolstyakov S.Yu., Varfolomeev V.I., Voronin A.V., Wag-ner F., Yagnov V.A., Yashin A.Yu., Zhilin E.G. // Nucl. Fusion. 2013. V. 53. № 9. 093013. https://doi.org/10.1088/0029-5515/53/9/093013
Kiselev E.O., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Miroshni-kov I.V., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Sakha-rov N.V., Schegolev P.B., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Tukhmeneva E.A., Yashin A.Yu. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1383. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1383/1/012003
Kurskiev G.S., Gusev V.K., Sakharov N.V., Petrov Yu.V., Bakharev N.N., Balachenkov I.M., Bazhenov A.N., Chernyshev F.V., Khromov N.A., Kiselev E.O., Kriku-nov S.V., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Novokhat-skii A.N., Zhiltsov N.S., Mukhin E.E., Patrov M.I., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Skrekel O.M., Telno-va A.Yu., Tkachenko E.E., Tukhmeneva E.A., Toka-rev V.A., Tolstyakov S.Yu., Varfolomeev V.I., Voronin A.V., Goryainov V.Yu., Bulanin V.V., Petrov A.V., Ponomaren-ko A.M., Yashin A.Yu., Kavin A.A., Zhilin E.G., Solo-vey V.A. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. № 1. 016011. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac38c9
Telnova A.Yu., Minaev V.B., Shchegolev P.B., Bakha-rev N.N., Shikhovtsev I.V., Varfolomeev V.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1400. 077015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1400/7/077015
Гусев В.К., Деч А.В., Есипов Л.А., Минаев В.Б., Барсуков А.Г., Игонькина Г.Б., Кузнецов В.В., Панасенков А.А., Соколов М.М., Тилинин Г.Н., Лупин А.В., Марков В.К. // ЖТФ. 2007. Т. 77. Вып. 9. С. 28–43. https://doi.org/10.1134/S1063784207090058
Minaev V.B., Gusev V.K., Sakharov N.V., Varfolomeev V.I., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bondarchuk E.N., Brunkov P.N., Chernyshev F.V., Davydenko V.I., Dyachen-ko V.V., Kavin A.A., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kise-lev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Labusov A.N., Melnik A.D., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Rozhan-sky V.A., Saveliev A.N., Senichenkov I.Yu., Shchego-lev P.B., Shcherbinin O.N., Shikhovtsev I.V., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Tanchuk V.N., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Zhilin E.G. // Nucl. F-usion. 2017. V. 57. № 6. 066047. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa69e0
Vasiliev V.I., Kostsov Yu.A., Lobanov K.M., Makarova L.P., Mineev A.B., Gusev V.K., Levin R.G., Petrov Yu.V., Sakharov N.V. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. P. S625. https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/8/S08
Сахаров Н.В., Воронин А.В., Гусев В.К., Кавин А.А., Каменщиков С.Н., Лобанов К.М., Минаев В.Б., Новохацкий А.Н., Патров М.И., Петров Ю.В., Щего-лев П.Б. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 1076
Тельнова А.Ю., Минаев В.Б., Панасенков А.А., Щёголев П.Б. // Журнал технической физики. 2022. Т. 92. Вып. 4. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.04.52240.292-21
Galkin S.A., Ivanov A.A., Medvedev S.Yu., Poshekho-nov Yu.Yu. // Nuclear Fusion. 1997. V. 37. № 10. P. 1455. https://doi.org/10.1088/0029-5515/37/10/I11
Tkachenko E.E., Sakharov N.V., Kurskiev G.S. // 21st ISTW 2022 Book of Abstracts. P. 5.
Курскиев Г.С., Жильцов Н.С., Коваль А.Н., Корнев А.Ф., Макаров А.М., Мухин Е.Е., Петров Ю.В., Саха-ров Н.В., Соловей В.А., Ткаченко Е.Е., Толстяков С.Ю., Чернаков П.В. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 24. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.24.51799.19019
Zhiltsov N.S. // 2022 submitted to Nuclear Fusion
Avdeeva G.F., Miroshnikov I.V., Bakharev N.N., Kurskiev G.S., Patrov M.I., Sergeev V.Yu., Schegolev P.B. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 666. 012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/666/1/012002
Larionova M.M., Miroshnikov I.V., Gusev V.K., Mina-ev V.B., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Schegolev P.B., Telnova A.Yu., Bakharev N.N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1400. № 7. 077018. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1400/7/077018
Bakharev N.N., Chernyshev F.V., Gusev V.K., Kiselev E.O., Kurskiev G.S., Larionova M.M., Melnik A.D., Minaev V.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Petrov Yu.V., Sakha-rov N.V., Shchegolev P.B., Skrekel O.M., Telnova A.Yu., Tukhmeneva E.A., Varfolomeev V.I. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. № 12. 125010. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abbe32
Скрекель О.М., Бахарев Н.Н., Варфоломеев В.И., Гусев В.К., Ильясова М.В., Тельнова А.Ю., Хильке-вич Е.М., Шевелев А.Е. // ЖТФ. 2021. Т. 92. Вып. 1. С. 32–35. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.01.51848.151-21
Petrov Yu.V., Gusev V.K., Sakharov N.V., Minaev V.B., Varfolomeev V.I., Dyachenko V.V., Balachenkov I.M., Bakharev N.N., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Chernyshev F.V., Iliasova M.V., Kavin A.A., Khilkevitch E.M., Khromov N.A., Kiselev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Krikunov S.V., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Miroshni-kov I.V., Novokhatskii A.N., Zhiltsov N.S., Patrov M.I., Petrov A.V., Ponomarenko A.M., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Shevelev A.E., Skrekel O.M., Telno-va A.Yu., Tukhmeneva E.A., Tokarev V.A., Tolstya-kov S.Yu., Voronin A.V., Yashin A.Yu., Bagryansky P.A., Zhilin E.G., Goryainov V.A. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. № 4. 042009. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac27c7
Pankin A., McCune D., Andre R., Bateman G., Kritz A. // Comput. Phys. Commun. 2004. T. 159. № 3. P. 157.https://doi.org/10.1016/j.cpc.2003.11.002
Bakharev N.N., Chernyshev F.V., Goncharov P.R., Gu-sev V.K., Iblyaminova A.D., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Minaev V.B., Mironov M.I., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Tolstya-kov S.Yu., Zadvitskiy G.V. // Nucl. Fusion. 2015. V. 55. № 4. 043023. https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/4/043023
Heidbrink W.W., Liu D., Luo Y., Ruskov E., Geiger B. // Comun. Comput. Phys. 2011. T. 10. C. 716. https://doi.org/10.4208/cicp.190810.080211a
Pereverzev G., Yushmanov P.N. // Max-Plank Institute for Plasma Physics 2002 Max-Plank IPP Report 5/98 http://w3.pppl.gov/~hammett/work/2009/Astra_ocr.pdf
Tukhmeneva E.A., Tolstyakov S.Yu., Kurskiev G.S., Gu-sev V.K., Minaev V.B., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Telnova A.Yu., Bakharev N.N., Shegolev P.B., Kiselev E.O. // Plasma Sci. Technol. 2019. V. 21(10). 105104. https://doi.org/10.1088/2058-6272/ab305f
Houlberg W.A., Shaing K.C., Hirshman S.P., Zarn-storff M.C. // Phys. Plasmas. 1997. V. 4. 3230. https://doi.org/10.1063/1.872465
Тюхменева Е.А., Бахарев Н.Н., Варфоломеев В.И., Гусев В.К., Жильцов Н.С., Киселев Е.О., Курскиев Г.С., Минаев В.Б., Петров Ю.В., Сахаров Н.В., Сладкомедова А.Д., Тельнова А.Ю., Толстяков С.Ю., Щеголев П.Б. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 2. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.02.50537.18471

补充文件

附件文件

动作

1. JATS XML

下载

下载 (33KB)

用户名
密码
记住我

忘记您的密码?	注册

用户名
密码
记住我

忘记您的密码?	注册

Hot Ion Mode in the Globus-M2 Spherical Tokamak

全文:

详细

关键词

作者简介

参考

补充文件