Electric field study with HIBP in OH and ECRH plasmas on the T-10 tokamak

The plasma potential φ and radial electric field Er were studied on T-10 in a wide range of ohmic and ECRH regimes. At densities ne> 10¹⁹ m⁻³, the potential has negative sign over the whole plasma cross section. At lower densities, the outer zone with positive φ and Er is formed. The absolute value of potential at mid-radius grows with density up to ne ≈ 3×10¹⁹ m⁻³ and then saturates. In regimes with ECR heating, |φ| decreases owing to the density pump-out and the electron temperature increase. Measurements of Er are compared with numerical simulations with several codes including nonambipolar fluxes due to the toroidal field ripple. The change of radially averaged ¬Er with density and temperature qualitatively agrees with neoclassical expectations.Потенциал плазмы φ и радиальное электрическое поле Er исследовались на токамаке T-10 в широком диапазоне омических и ЭЦР-режимов. При плотностях ne> 10¹⁹ м⁻³ потенциал имеет положительный знак во всем сечении плазмы. При меньших плотностях во внешней зоне потенциал и Er меняют знак. Абсолютное значение потенциала на середине радиуса растет с плотностью вплоть до ne ≈ 3×10¹⁹ м⁻³, а затем насыщается. В режимах с ЭЦР-нагревом абсолютная величина |φ| уменьшается за счет откачки плотности и роста электронной температуры. Измерения Er сравнивались с численными расчетами по нескольким кодам, учитывающим неамбиполярные потоки за счет гофрировки тороидального поля. Изменение среднего поля ¬Er с плотностью и температурой не противоречит неоклассическим ожиданиям.Потенціал плазми φ та радіальне електричне поле Er було досліджено на токамаці Т-10 у широкому діапазоні омічних та ЕЦР-режимів. При щiльностях ne> 10¹⁹ м⁻³ потенцiал має позитивний знак в усьому перетинi плазми. При менших щiльностях у зовнiшнiй зонi потенціал та Er змiнюють знак. Абсолютне значення потенцiалу на серединi радіуса росте зi щiльністью майже до ne ≈ 3×10¹⁹ м⁻³, а потiм насичується. У режимах з ЕЦР-нагрiвом абсолютна величина |φ|зменшується за рахунок відкачки щiльностi та росту електронноï температури. Вимiрювання Er порiвнювалися з числовими розрахунками за декiлькома кодами, які враховують неамбіполярнi потоки за рахунок гофрировки тороïдального поля. Зміна середнього поля ¬Er з щiльнiстю та температурою не протирiчить неокласичним сподiванням

Study of plasma potential, its fluctuations and turbulence rotation in the T-10 tokamak

Plasma potential, its oscillations and turbulence rotation were studied on T-10 in a wide range of ohmic and ECRH regimes. The potential has negative sign over the whole plasma cross section. Broadband turbulence tends to rotate with E×B drift velocity. Rotation and potential evolve together with plasma confinement. Frequency of potential oscillations in the range of geodesic acoustic modes does not change with radius that disagrees with theoretical predictions.Потенциал плазмы, его колебания и вращение исследовались на токамаке T-10 в широком диапазоне омических и ЭЦР-режимов. Потенциал – отрицательный по всему сечению плазмы. Вращение турбулентности соответствует вращению за счет (E×B)-дрейфа. Вращение и потенциал чувствительны к изменениям удержания. Частота колебаний потенциала в диапазоне геодезических акустических мод не меняется по радиусу, что не соответствует локальной теории ГАМ.Потенціал плазми, його коливання та обертання було досліджено на токамаці Т-10 у широкому діапазоні омічних та ЕЦР-режимів. Потенціал має негативну величину по всьому перетину плазми. Обертання турбуленції відповідає обертанню за рахунок (E×B)-дрейфу. Обертання і потенціал чутливі до зміни утримання. Частота коливань потенціалу у діапазоні геодезичних акустичних мод ні змінюється в залежності від радіусу, що не відповідає локальній теорії ГАМ

Role of turbulence and electric fields in the establishment of improved confinement in tokamak plasmas

An extensive (INTAS) research programme started in 2002 to investigate the correlations between on the one hand the occurrence of transport barriers and improved confinement in the medium-size tokamaks TEXTOR and T-10 and on the smaller tokamaks FT-2, TUMAN-3M and CASTOR, and on the other hand electric fields, modified magnetic shear and electrostatic and magnetic turbulence using advanced diagnostics with high spatial and temporal resolution and of various active means to externally control plasma transport . This has been done in a strongly coordinated way and exploiting the complementarity of TEXTOR and T-10 and the backup potential of the three other tokamaks, which together have all the relevant experimental tools and theoretical expertise

Plasma potential correlations between heavy ion beam probe and langmuir probe on the Т-10 tokamak

This work is dedicated to simultaneous measurements of plasma potential oscillations at GAM frequencies in different locations on the T-10 tokamak and studying their correlation properties. Recent experiments with Heavy Ion Beam Probing and Langmuir probes have shown high coherency between signals of two diagnostics (up to 0.8) despite a large distance between the observation points: half of torus in toroidal and about π in poloidal direction, up to 12 cm in radial direction. The phase shift between potentials measured with two diagnostics has been obtained in two plasma scenarios. It was found the most likely that potential oscillations at the GAM frequency propagate outward, but influence of 2π phase shift cannot be excluded.Робота присвячена одночасному дослідженню коливань потенціалу плазми на частотах ГАМ у різних областях токамака Т-10 та вивчення їх кореляційних властивостей. Недавні експерименти з використанням зондування плазми пучком важких іонів і ленгмюрівських зондів показують високий рівень когерентності між сигналами двох діагностик (до 0.8), не дивлячись на велику відстань між областями спостереження : половина тора у тороїдальному напрямку і близько π у полоїдальному, до 12 см – у радіальному. Фазовий зсув між коливаннями потенціалу, який вимірюється двома діагностиками, був отриманий у двох плазмових режимах. Найбільш ймовірно, що коливання потенціалу на частотах ГАМ поширюються назовні, хоча при цьому не можна виключати вплив "перескоку" фази на 2π.Работа посвящена одновременному исследованию колебаний потенциала плазмы на частотах ГАМ в различных областях токамака Т-10 и изучению их корреляционных свойств. Недавние эксперименты с использованием зондирования плазмы пучком тяжёлых ионов и ленгмюровских зондов показывают высокий уровень когерентности между сигналами двух диагностик (вплоть до 0.8), несмотря на большое расстояние между областями наблюдения: половина тора в тороидальном направлении и около π в полоидальном, до 12 см – в радиальном. Фазовый сдвиг между колебаниями потенциала, измеренный двумя диагностиками, был получен в двух плазменных режимах. Наиболее вероятно, что колебания потенциала на частотах ГАМ распространяются наружу, хотя при этом нельзя исключать влияние “перескока” фазы на 2π

Tungsten melting and erosion under plasma heat load in tokamak discharges with disruptions

Full tungsten poloidal and mushroom limiters were tested in series of experiments with disruptions in the T-10 tokamak. Significant melting, formation of small craters and erosion of the tungsten limiter have been observed after ∼400 discharges with disruption. A theoretical description of the tungsten erosion at disruption in tokamak plasma is presented. The proposed model was verified by comparison with experimental observations in the T-10. The results are used for the erosion prediction of the ITER tungsten divertor. Keywords: Fusion reactor materials, Tungsten, Combining heat and particle load, Disruption, Tokamak, ITE