The analysis of turbulence and rotation U-3M torsatron plasma during transport barriers formation

The analysis of plasma density oscillations and E×B rotation of U-3M torsatron plasma was performed by UHR correlation reflectometry during the transport barrier formation. The connections between these characteristics and the phenomenon of inner and edge transport barrier formation were determined experimentally at the different values of HF power and plasma densit

Peripheral plasma characteristics in the Uragan-3M torsatron

In the l=3/m=9 Uragan-3M (U-3M) torsatron a hydrogen plasma is produced and heated by RF fields in the Alfvén range of frequencies (ω≤ωci). Peripheral plasma is investigated using two moveable Langmuir probes. Spatial distributions of plasma parameters, Vf, Te and ne in two operating regimes and in three cross-sections are measured. Link between confinement volume and transition layer is shown. RF electric antenna field influence on the probes is discussed.В торсатроне Ураган-3М (У-3М) водородная плазма создается и нагревается ВЧ-полями в области альфвеновских частот (ω≤ωci). Периферийная плазма исследована с помощью двух подвижных ленгмюровских зондов. Пространственные распределения параметров плазмы (Vf, Te и ne) были измерены в двух режимах работы установки в трех полоидальных сечениях. Показано существование связи между областью удержания и переходным слоем. Обсуждается влияние ВЧ-электрического поля антенны на зонд.У торсатроні Ураган-3М (У-3М) воднева плазма створюється та нагрівається ВЧ-полями в області альфвенівських частот (ω≤ωci). Периферійна плазма досліджена за допомогою двох рухомих ленгмюровських зондів. Просторові розподіли параметрів плазми (Vf, Te та ne) були виміряні в двох режимах роботи установки в трьох полоїдальних перерізах. Показано існування зв'язку між областю утримання та перехідним шаром. Обговорюється вплив ВЧ-електричного поля антени на зонд

Peculiarities of plasma fluctuations during RF heating in Uragan-3M torsatron by means of two alfven waves

Three wave interaction has been observed in experiments on Uragan-3M torsatron. Two RF antennas with frequencies Ω1 and Ω2 were used simultaneously for plasma production and heating. Plasma was probed by microwaves, these allowed to study reflection of microwaves at almost whole plasma radius. Spectral analysis of reflected microwaves showed an existence of plasma density fluctuation with frequency Ω1 – Ω2. The suppression of plasma low frequencies was observed, when the plasma oscillation with Ω1 – Ω2 frequency has appeared. Microwaves probing of these fluctuations is the useful tool for studies of their influence on plasma behavior and possibly RF power absorption profile.Трьоххвильова взаємодія спостерігалась в експериментах на торсатроні Ураган-3М. Дві ВЧ антени з частотами Ω1 і Ω2 одночасно використовувались для створення і нагріву плазми, яка зондувалась мікрохвилями, місце відбиття яких перекривало майже весь радіус. При спектральному аналізі відбитих НВЧ сигналів виявлені флуктуації густини плазми з частотою Ω1 – Ω2. При появі коливань з частотою Ω1 – Ω2 спостерігалось пригнічення НЧ флуктуацій. Мікрохвильове зондування є корисним засобом для вивчення їх впливу на поведінку плазми та, можливо, для відтворення профілю поглинання ВЧ потужності.Трехволновое взаимодействие наблюдалось в экспериментах на торсатроне Ураган-3М. Две ВЧ антенны с частотами Ω1 и Ω2 одновременно использовались для создания и нагрева плазмы, которая зондировалась микроволнами, место отражения которых перекрывало почти весь радиус. При спектральном анализе отраженных СВЧ сигналов обнаружены флуктуации плотности плазмы с частотой Ω1 – Ω2. При появлении колебаний на частоте Ω1 – Ω2 наблюдалось подавление НЧ флуктуаций. Микроволновое зондирование является полезным средством для изучения их влияния на поведение плазмы и, возможно, для воссоздания профиля поглощения ВЧ мощности

Energy confinement in the torsatron Uragan-3M during the RF-heating mode

Energy confinement time of plasma in torsatron U-3M was measured both during quasi-stationary stady of RF-discharge and after RF-power cut-off. Power absorbed by plasma in the confinement region was estimated. A mechanism which explain the plasma density behavior in the confinement region is proposed.Експериментально визначено енергетичний час життя плазми під час квазістаціонарної стадії ВЧ-розряду і при вимкненні ВЧ-розряду в торсатроні У-3М. Оцінена частка потужності, що випромінюється ВЧ-антеною, яка поглинається плазмою в області її утримання. Запропоновано можливий механізм, що пояснює поведінку щільності плазми в області утримання.Экспериментально определено энергетическое время жизни плазмы во время квазистационарной стадии ВЧ- разряда и при выключении ВЧ-разряда в торсатроне У­-3М. Оценена доля мощности, излучаемой ВЧ-антенной, которая поглощается плазмой в области ее удержания. Предложен возможный механизм, объясняющий поведение плотности плазмы в области удержания

Characteristic properties of the three-half-turn-antenna-driven RF discharge in the Uragan-3M torsatron

In the λ = 3 Uragan-3M torsatron hydrogen plasma is heated by RF fields in the Ålfven range of frequencies (ω≤ωсi). Plasma with the mean density ‾ne units of 10¹² сm⁻³ is produced by the frame antenna and used as an initial plasma (“target”) to produce and heat a denser plasma (up to ‾ne ~ 10¹³ сm⁻³) by means of the shorter wavelength three-half-turn antenna with azimuthal currents. Characteristics of the three-half-turn-antenna-driven discharge are studied experimentally depending on the RF power fed to the antenna and initial plasma parameters.В трехзаходном торсатроне Ураган-3М водородная плазма создается и нагревается ВЧ-полями в области альфвеновских частот (ω≤ωсi). Плазма со средней плотностью ‾ne единицы 10¹² см⁻³ создается рамочной антенной и используется как исходная для получения и нагрева более плотной плазмы (до ‾ne ~ 10¹³ см⁻³) с помощью более коротковолновой трехполувитковой антенны с азимутальными токами. Экспериментально исследуются характеристики ВЧ-разряда, поддерживаемого трехполувитковой антенной, в зависимости от ВЧ-мощности, подводимой к антенне, и параметров исходной плазмы.У трьохзаходному торсатроні Ураган-3М воднева плазма створюється і гріється ВЧ-полями в області альфвенівських частот (ω≤ωсi). Плазма з середньою щільністю ‾ne одиниці 10¹² см⁻³ створюється рамковою антеною і використовується як початкова для одержання та нагріву щільнішої плазми (до ‾ne ~ 10¹³ см⁻³) за допомогою більш короткохвильової трьохнапіввиткової антени з азимутальними струмами. Експериментально досліджуються характеристики ВЧ-розряду, який підтримується трьохнапіввитковою антеною, в залежності від ВЧ-потужності, що підводиться до антени, та параметрів початкової плазми

Studies of edge turbulence in the Uragan-3M torsatron

Spatial and temporal behavior of the edge fluctuations and their correlation with plasma density behavior inside the confinement region of the Uragan-3M torsatron are investigated. The key role of the radial electric field in turbulent transport suppression is shown.Досліджено динаміку флуктуацій поблизу межі плазми та їх кореляції з поведінкою щільності усередині об’єму утримання а торсатроні Ураган-3М. показана основна роль радіального електричного поля в пригнічені турбулентного потокуИсследована динамика флуктуаций вблизи границы плазмы и их корреляция с поведением плотности внутри объема удержания в торсатроне Ураган-3М. Показана основная роль радикального электрического поля в подавлении турбулентности поток

Density and potential fluctuations in the edge plasma of the Uragan-3m torsatron

Ion saturation current and floating potential fluctuations are recorded by movable array of 4 Langmuir probes near the boundary of the confinement region in the l = 3/m = 9 Uragan-3M torsatron with an RF produced and heated plasma. On the basis of these data main spectral and time characteristics of the low frequency electrostatic turbulence have been derived. The existence of the radial electric field shear and reversal of poloidal phase velocity of the fluctuations at the plasma boundary have been confirmed. The time function of the turbulent E×B particle flux contains intermittent bursts with the amplitude multiply exceeding the average flux. Up to 70% of the total fluctuating flux is carried in these bursts

Effects of plasma heating on the magnitude and distribution of plasma flows in the helical divertor of the Uragan-3M torsatron

Recently, a strong up-down asymmetry in the poloidal distributions of diverted plasma flows has been observed in the l = 3/m = 9 Uragan-3M torsatron, in many features similar to what have been observed in the l = 2 Heliotron E heliotron/torsatron. With this asymmetry, the predominant outflow of the diverted plasma is directed with the ion toroidal drift. On this basis, the asymmetry can be related to the space non-uniformity of the charged particle loss. In the work reported, the magnitude of divertor flow in U-3M and the vertical asymmetry in its distribution are studied as functions of the heating parameter P/, P being the power absorbed in the plasma, and are juxtaposed with corresponding P-related changes in the density and fast ion content in the plasma. As P/ increases, an increase of fast ion content and of particle loss, on the one hand, and an increase of divertor flow magnitude and of vertical asymmetry of the flow, on the other hand, are observed. A mutual accordance between these processes validates the hypothesis on a dominating role of fast particle loss in formation of vertical asymmetry of divertor flows in helical devices