HIBP diagnostic for Uragan-2M stellarator

The project of the Heavy Ion Beam Probe (HIBP) plasma diagnostic system for stellarator Uragan-2M is presented. The device Uragan-2M is the flexible torsatron machine with small helical ripples and considerably high size and magnitude of the magnetic field (R = 170 cm, ape = 22 , B0 = 0.8…2.4 T, l = 2, m = 4). Necessary calculations by using the computer code made in HIBP group to optimize HIBP diagnostic set for stellarator Uragan-2MПредставлено проект системи діагностики зондування плазми пучком важких іонів (ЗППВІ) для стеларатора Ураган-2М. Установка Ураган-2М являє собою гнучкий торсатрон з малими гелікоїдальними гофрами, з великими розмірами й величиною магнітного поля (R = 170 см, ape = 22 см, B0 = 0.8...2.4 T, l = 2, m = 4). З метою оптимізації параметрів діагностичного пристрою для стеларатора Ураган-2М проведено розрахунки з використанням комп’ютерних програм, які були розроблені групою ЗППВІ- діагностики.Представлен проект системы диагностики зондирования плазмы пучком тяжелых ионов (ЗППТИ) для стелларатора Ураган-2М. Установка Ураган-2М представляет собой гибкий торсатрон с малыми геликоидальными гофрами, с большими размерами и величиной магнитного поля (R = 170 см, ape = 22 см, B0 = 0.8...2.4 T, l = 2, m = 4). С целью оптимизации параметров диагностического устройства для стелларатора Ураган-2М проведены расчеты с использованием компьютерных программ, разработанных в группе ЗППТИ- диагностики

Investigations of thermo-ionic emitters of heavy alkali metals for diagnostic injector of “Uragan-2M” stellarator

The results of solid-state thermo-ionic emitters of Cs⁺ and Tl⁺ ions investigations are presented. These emitters are planned to use in heavy ion beam diagnostic system for “Uragan-2M” stellarator. According to estimations for HIBP diagnostic system operations it is necessary to have primary beam current up to 0.5 mA. The aim of these investigations was determination of emission rate, mass-spectrum of ion beam during the beam extraction time and heavy ion beam current stability in area of 0.5 mA.Представлено результати досліджень твердотілих термоемітерів важких іонів Cs⁺ та Tl⁺ . Цей тип емітерів планується використати у діагностичному комплексі на стеллараторі «Ураган-2М». Згідно з проведеними розрахунками для роботи діагностичного комплексу на пучках важких іонів необхідна величина первинного струму біля 0.5 мА. Метою досліджень було визначення емісійної здатності емітерів, масового спектру потоку іонів у процесі відбору струму та стабільності величини струму іонів важких металів у режимі 0.5 мА.Представлены результаты исследований твердотельных термоэмиттеров тяжелых ионов Cs⁺ и Tl⁺. Данный тип эмиттеров планируется использовать в диагностическом комплексе на стеллараторе «Ураган-2М». Согласно проведенным расчетам, для работы диагностического комплекса необходима величина первичного тока ионов порядка 0.5 мА. Целью исследований было определение эмиссионной способности эмиттера, массового спектра потока ионов в процессе отбора тока и стабильности величины тока ионов тяжелых металлов в режиме 0.5 мА

Recent measurements of the electric potential profile and fluctuations in ECRH and NBI plasmas on TJ-II stellarator

Heavy Ion Beam Probe diagnostics is used in TJ-II stellarator to study directly the plasma electric potential with a good spatial (up to 1cm) and temporal (up to 2 µs ) resolution. Low density (ne = (0.3…0.5)×1019 m –3) ECRH plasma in TJ-II is characterized by positive plasma potential (ϕ(0) = +600…+ 400 V). At higher densities the minor area of the negative electric potential appears at the edge. This area increases with the density, finally makes potential fully negative. This tendency is affected by ECRH power and deposition area. The NBI plasmas are characterized by negative electric potential in the full plasma column from the center to the edge, (ϕ(0) = -300…-600 V). These results show the clear link between plasma potential, temperature, density and particle confinement.безконтактного вимірювання електричного потенціалу плазми з високою просторовою (до 1 см) та часовою (до 2 мкс) здатністю. Плазма з низькою щільністю (ne=(0.3…0.5)×1019м –3) в ЕЦР-режимі нагріву на TJ-II характеризується позитивним потенціалом (ϕ(0) = +600…+400 В). При більшій щільності невелика область з негативним потенціалом виникає на периферії. Ця область зростає із збільшенням щільності і, зрештою, потенціал стає повністю негативним. Така поведінка залежить від потужності ЕЦР-нагріву і області її вивільнення. Плазма під час нагріву нейтральним пучком характеризується негативним потенціалом всього плазмового шнура від центру до периферії (ϕ(0) = -300…-600 В). Ці результати показують чіткий зв'язок між потенціалом плазми, електронною температурою, щільністю та утриманням часток.Диагностика плазмы тяжелым пучком ионов используется на стеллараторе TJ-II для бесконтактного измерения электрического потенциала плазмы с высоким пространственным (до 1 см) и временным (до 2 мкс) разрешением. Плазма с низкой плотностью (ne = (0.3…0.5)×1019 м –3) при ЭЦР- нагреве в TJ-II характеризуется положительным потенциалом (ϕ(0) = +600…+400 В). При больших плотностях небольшая область с отрицательным потенциалом возникает на периферии. Эта область увеличивается с возрастанием плотности и, в конечном итоге, потенциал плазмы становится полностью отрицательным. Такое поведение зависит от мощности ЭЦР-нагрева и области высвобождения мощности. Плазма при нагреве нейтральным пучком характеризуется отрицательным потенциалом всего плазменного шнура от центра к периферии (ϕ(0) = -300…-600 V). Эти результаты показывают четкую связь между потенциалом плазмы, электронной температурой, плотностью и удержанием частиц

HIBP results on the WEGA stellarator

The heavy ion beam probe (HIBP) is a non-perturbing diagnostic, which allows to determine the spatial distributions of the main plasma parameters such as plasma potential, density, electron temperature and poloidal magnetic field in magnetically confined fusion plasma devices. The heavy ion beam probe plasma diagnostic system has been installed and tested on the WEGA stellarator in Greifswald, Germany in 2006-2007. The HIBP on WEGA is planned to be used for the basic investigations of the plasma confinement in a different magnetic configurations. Also, power deposition region will be investigated in experiments with modulated gyrotron heating power. In this work, the first plasma potential and total secondary current profiles measurements results are presented in a comparison with Langmuir probes data.Діагностика зондування плазми за допомогою пучка важких іонів (ЗППВІ) – це діагностика, яка не впливає на параметри плазми, та дозволяє вимірювати просторовий розподіл головних параметрів, таких як потенціал плазми, густина, електронна температура та полоїдальне магнітне поле у пристроях з магнітним утриманням. Діагностика плазми пучком важких іонів була встановлена на стелараторі ВЕГА у м. Грайфсвальд, Німеччина, у 2006-2007р. ЗППВІ на стелараторі ВЕГА заплановано використовувати для дослідження процесів утримання плазми при різних магнітних конфігураціях. Також буде досліджена область поглинання ВЧ- потужності у експериментах з модульованою потужністю гіротрону. У цій роботі представлено перші вимірювання профілю потенціалу та повного струму вторинного пучка у порівнянні з даними, які були одержані від Ленгмюрівських зондів.Диагностика зондирования плазмы с помощью пучка тяжелых ионов (ЗППТИ) является диагностикой, которая не влияет на параметры плазмы и позволяет измерять пространственные распределения главных параметров, таких как потенциал плазмы, плотность, электронная температура и полоидальное магнитное поле в установках с магнитным удержанием. Диагностика плазмы пучком тяжелых ионов была установлена на стеллараторе ВЕГА в г. Грайфсвальде, Германия, в 2006-2007г. ЗППТИ на стеллараторе ВЕГА планируется использовать для исследования процессов удержания плазмы в различных магнитных конфигурациях. Также будет исследована область поглощения ВЧ- мощности в экспериментах с модулируемой мощностью гиротрона. В этой работе представлены первые измерения профилей потенциала и полного тока вторичного пучка в сравнении с данными, полученными от Ленгмюровских зондов

Perturbative transport experiments on TJ-II Flexible Heliac

Transport properties of TJ-II are explored performing perturbative experiments and taking advantage of TJ-II flexibility. Rotational transform can be varied in a wide range, which allows one to introduce low order rationals and to study their effect on transport. On the other hand, confinement properties can be studied at very different rotational transform values and for different values of magnetic shear: Experiments on influence of the magnetic shear on confinement are reported. In these cases a Ohmic current has been induced in TJ-II plasma to modify magnetic shear and to evaluate itsd effect on confinement, showing that negative shear improves the confinement. Heat transport is also reduced by locating a low order rational near the power deposition profile. Plasma potential profiles have been recently measured in some configurations up to the plasma core with the Heavy Ion Beam Probe (HIBP) diagnostic and the electric field values measured in low-density plasmas are consistent with neoclassical calculations near the plasma core. Plasma edge turbulent transport has been studied in configurations that are marginally stable due to decreased magnetic well. Results show a dynamical coupling between gradients and turbulent transport. Finally, cold pulse propagation has been studied showing ballistic non diffusive propagation