Investigations of the Peripheral Plasma by Langmuir Probes on the T-10 Tokamak

Abstract

Зонды Ленгмюра являются одной из наиболее используемых диагностик, позволяют проводить измерения средних значений и флуктуаций параметров периферийной плазмы: электронной температуры и концентрации, потоков частиц, потенциала, элек-трических полей, изучать турбулентный перенос частиц. В работе исследовано поведение данных параметров в пристеночной области плазмы токамака Т-10. Вблизи последней замкнутой поверхности (LCFS) наблюдается формирование перемежаемой турбулентности, относительный уровень флуктуаций возрастает с увеличением радиуса. Радиальное электрическое поле E r имеет положительный знак в области плазмы, находящейся за диафрагмой (SOL), вблизи LCFS меняет знак. Скорость полои-дального вращения плазмы и скорость E×B-дрейфа в SOL составляют 0,5-1,5 км/с и направлены в сторону ионного диамаг-нитного дрейфа. В периферийной плазме наблюдаются колебания ГАМ-типа (12-18 кГц). Частота колебаний растёт с увели-чением электронной температуры T e , что совпадает с предсказаниями теории ГАМ-осцилляций.Ключевые слова: токамак Т-10, зонды Ленгмюра, турбулентность. INVESTIGATIONS OF THE PERIPHERAL PLASMA BY LANGMUIR PROBES ON THE T-10 TOKAMAK R.Yu. Solomatin, S.A. Grashin NRC «Kurchatov Institute», Moscow, RussiaLangmuir probes are one of the most used diagnostics that allow us to take measurements of mean and fluctuated parameters of the peripheral plasma such as the electron temperature and concentration, particle flux, plasma potential, electric fields, to study the turbulent particle transport. The work represents investigations of these parameters' behavior in the peripheral plasma of T-10 tokamak. Near the LCFS is observed the formation of intermittent turbulence, the relative level of fluctuations rises with the radius. Radial electric field E r is positive in the SOL and changes its sign near the LCFS. The poloidal plasma rotation velocity and the E×B drift velocity in the SOL are close to each other in value 0.5-1.5 km/s and directed towards the ion diamagnetic drift. In the peripheral plasma the GeodesicAcoustic-Mode-like (GAM) oscillations were observed (12-18 kHz). The frequency of oscillations rises with the electron temperature T e , according to the theoretical predictions for GAM-oscillations. ВВЕДЕНИЕВ экспериментах на существующих термоядерных установках (токамаках, стеллараторах и др.) пе-риферийная плазма играет важнейшую роль и во многом определяет процессы в центральной плазме. Особый интерес при этом вызывает исследование взаимодействия плазмы с элементами первой стенки в термоядерных установках, вызывающего загрязнение плазмы поступающими со стенки примесями, что, в свою очередь, влияет на удержание частиц и энергии в основной плазме.Зонды Ленгмюра являются одной из наиболее используемых диагностик периферийной плазмы в то-камаках, так как это простой и недорогой способ измерения как средних значений, так и флуктуаций па-раметров периферийной плазмы: электронная температура и концентрация, потоки частиц, потенциал, электрическое поле и число Маха. Более того, именно эта диагностика позволяе...

Contribution of joint experiments on small tokamaks in the framework of IAEA coordinated research projects to mainstream fusion research

“…A number of experiments were performed during JE2 and later during the period of CRPs. The results were presented in a number of the IAEA TM on Research Using Small Fusion Devices (RUSFD), IAEA-FEC conferences [62][63][64][65][66][67], EPS Conferences on Plasma Physics [9][10][11][68][69][70][71][72][73][74][75][76][77][78][79][80][81][82], and other conferences like ICPP [83], and published in the main IAEA journal Nuclear Fusion [14,[84][85][86][87] and other refereed journals [88][89][90][91][92]. These results were recognized by the mainstream plasma researchers and included in the multi-machines review papers [93][94][95].…”