Additional plasma heating of tokamak plasma by powerful beam of deuterium atoms on the COMPASS tokamak

Abstract

Dva injektory svazku energetických atomů byly instalovány na tokamaku COM- PASS po jeho přesunu na Ústav fyziky plazmatu v.v.i. AV ČR z Velké Británie. Tato práce se zabývá základní charakteristikou vlivu dodatečného ohřevu svazky vysokoenergetických neutrálních atomů na parametry plazmatu během exper- imentů na tokamaku COMPASS. Geometrické parametry svazků jsou měřeny spektroskopicky a slouží jako vstupní informace pro výpočet skutečného výkonu svazku, který prochází úzkým portem mezi svazkem a vakuouvou komorou toka- maku. Tyto výpočty jsou potvrzeny výkonovou bilancí, která je založena na měřených parametrech plazmatu. Se znalostí skutečného dodávaného příkonu svazků je možné zkoumat vliv svazků na globální parametry plazmatu, jako je iontová a elektronová teplota, hustota, doba udržení energie a množství produkovaných neutronů. Měření ukazují, že svazky ohřívají převážně ionty, které mohou dosáhnout teploty ∼ 1 keV. Kromě toho je ukázán i vliv přítomnosti rychlých iontů na nejběžnější MHD nestability v plazmatu, konkrétně pilové nestability (tzv. sawtooth instability) a okrajové módy (tzv. edge localized modes, ELMs). Tento vliv je porovnán s výsledky z jiných tokamaků. Perioda pilové...

Two neutral beam injectors (NBIs) were installed on the COMPASS tokamak as a main upgrade after its move from the UK to Prague. The thesis deals with general experimental specifications of additionally heated plasmas by the NBI under the wide range of conditions on the COMPASS tokamak. The geometrical parameters of the beams are determined from the spectro- scopic measurements. Consequently, the NBI power passing through the narrow duct connecting NBI and tokamak chamber is investigated. The passing fraction of the NBI power is confirmed by the power balance analysis, which provides information about the delivered power into the plasma based on the plasma parameters. Once the delivered power is well known a description of beams interaction with plasma via global parameters such as the plasma temperatures, the plasma density, the energy confinement time and neutron yield is given. It is shown, that the NBIs heat mostly ions, which can reach ∼ 1 keV in the plasma core. Moreover, the impact of the fast ions presence on the commonly observed MHD activities, the sawtooth instability and the edge localized modes (ELMs), is discussed and compared with results from other tokamaks. The sawtooth period is prolonged by the influence of the NBI from 2 ms up to 4.5 ms. The knowledge of the NBI passing power into...