Influence of working gas pulse injection and fluctuations of the magnetic field on the runaway electrons dynamics in Uragan-3M

Generation of runaway electrons in fusion experiments can drive to serious damage of plasma devices components. Injection of gas with a large mass number decreases the generation processes. Also, magnetic perturbations decrease generation of runaway electrons by increasing the loss rate. We investigated the influence of working gas pulse injection and natural fluctuations of the magnetic confining field on runaway electrons dynamics. The interaction of runaway electrons with an Alfven wave in plasma is noted.Генерація утікаючих електронів в експериментах синтезу може привести до серйозного пошкодження компонентів плазмових пристроїв. Інжекція важкого газу зменшує процеси генерації. Магнітні збурення також пригнічують генерацію утікаючих електронів за рахунок збільшення швидкості втрат. Досліджено вплив імпульсного напуску газу і природних флуктуацій утримуючого магнітного поля на динаміку утікаючих електронів. Відзначено взаємодія утікаючих електронів з альфвеновською хвилею в плазмі.Генерация убегающих электронов в экспериментах синтеза может привести к серьезному повреждению компонентов плазменных устройств. Инжекция тяжелого газа уменьшает процессы генерации. Магнитные возмущения также подавляют генерацию убегающих электронов за счет увеличения скорости потерь. Исследовалось влияние импульсного напускающего газа и естественных флуктуаций удерживающего магнитного поля на динамику убегающих электронов. Отмечено взаимодействие убегающих электронов с альфвеновской волной в плазме

Amplification of the runaway electrons flow in the Uragan-3М torsatron

In this work the results of amplification of the runaway electrons flow and interaction runaway electrons with RF-heating wave on the Uragan-3M torsatron are presented. Results described in the article confirm using runaway electrons for gas breakdown. The results allow making some recommendations for using of self-created flows of accelerated particles for stimulation of gas breakdown.Наведено результати експериментальних досліджень щодо посилення потоку утікаючих електронів, а також взаємодії потоку утікаючих електронів з електромагнітним полем хвилі, що збуджується високочастотним імпульсом у торсатроні Ураган-3М. Отримані результати підтверджують можливість пробою газу утікаючими електронами. Це дозволяє представити ряд рекомендацій по використанню потоків прискорених частинок для стимуляції високочастотного пробою.Приведены результаты экспериментальных исследований по усилению потока убегающих электронов, а также взаимодействию потока убегающих электронов с электромагнитным полем волны, возбуждаемой высокочастотным импульсом в торсатроне Ураган-3М. Полученные результаты подтверждают возможность пробоя газа убегающими электронами. Это позволяет представить ряд рекомендаций по использованию самопроизвольно формирующихся потоков ускоренных частиц для стимуляции высокочастотного пробоя

Two-strap RF antenna in Uragan-2M stellarator

A unshielded two-strap antenna had been installed in Uragan-2M. A vacuum chamber inner walls conditioning regime with the two-strap antenna is studied in a weak magnetic field. Plasma with the density nₑ~ (0.2…0.95)·10¹²сm⁻³ and sustained. The RF frequency was f₀~5 MHz, RF plasma was sustained in stationery magnetic field B₀≈0.01 T, at hydrogen pressure range 3·10⁻³…3·10⁻² Pa.Введена в експлуатацію на Урагані-2М багатофункціональна неекранована двонапіввиткова антена. Відпрацьована можливість роботи двонапіввиткової антени в режимі чистки внутрішніх поверхонь вакуумної камери в слабкому магнітному полі. Плазма створювалась і підтримувалась густиною nₑ~ (0.2…0.95)·10¹²сm⁻³. За робочої частоти f₀~5 МГц ВЧ-плазма створювалась у стаціонарному магнітному полі B₀≈0.01 Tл за тиску водню 3·10⁻³…3·10⁻² Па.Введена в эксплуатацию на Урагане-2М многофункциональная неэкранированная двухполувитковая антенна. Отработана возможность работы двухполувитковой антенны в режиме чистки внутренних поверхностей вакуумной камеры в малом магнитном поле Плазма создавалась и поддерживалась с плотностью ne~ (0.2…0.95)·10¹²сm⁻³. При рабочей частоте f₀~5 МГц ВЧ-плазма создавалась в стационарном магнитном поле B₀≈0.01 Tл при давлении водорода 3·10⁻³…3·10⁻² Па

Control of the runaway electron flow in torsatron

The possibilities of stimulation and complete suppression of the runaway electrons flow in the experiments at Uragan-2M setup were investigated. The flow stimulation was carried out by producing additional free charged particles during the runaway electrons flow formation. The runaway electrons flow suppression was carried out using the peripheral electrode with negative or positive potential. The supposed mechanisms of influence and possible use come into question in some fusion devices.Исследованы возможности стимулирования и подавления потока убегающих электронов в рамках экспериментов на установке Ураган-2М. Стимулирование производилось за счет добавления заряженных частиц в момент начальной стадии образования вторичных убегающих электронов. Подавление потоков убегающих электронов осуществлялось подачей на периферийный электрод отрицательных или положительных потенциалов. Обсуждаются предполагаемые механизмы воздействия и возможное использование в установках УТС.Досліджені можливості стимулювання і пригнічення потоку втікаючих електронів у рамках експериментів на установці Ураган-2М. Стимулювання робилося за рахунок додавання заряджених частинок у момент початкової стадії утворення вторинних втікаючих електронів. Пригнічення потоків втікаючих електронів здійснювалося поданням на периферійний електрод негативних або позитивних потенціалів. Обговорюються передбачувані механізми дії і можливе використання в установках КТС

Threehalf-turn antennas start-up

The start-up experiments were carried out at Uragan-2M stellarator with the Three-Half-Turn antenna (THT) without any pre-ionization. Conditions for optimal gas breakdown were found out through the variation of the neutral gas pressure, magnetic field strength and anode voltage of RF generator. The plasma parameters were measured with three Langmuir probes, optical spectroscopy and mutichord optical diagnostics.На стелараторі Ураган-2М було проведено модельні експерименти зі старту трьохнапіввиткової (ТНВ) антени без предіонізації. Підбором тиску нейтрального газу, напруженості магнітного поля й анодної напруги ВЧ-генератора було знайдено оптимальні умови пробою газу. Параметри плазми вимірювались трьома ленгмюрівськими зондами, оптичною спектроскопією та багатохордовою оптичною діагностикою.На стеллараторе Ураган-2М были проведены моделирующие эксперименты по старту трёхполувитковой (ТПВ) антенны без предионизации. Подбором давления нейтрального газа, напряжённости магнитного поля и анодного напряжения ВЧ-генератора были найдены оптимальные условия пробоя газа. Параметры плазмы измерялись тремя ленгмюровскими зондами, оптической спектроскопией и многохордовой оптической диагностикой

Stellarator research at IPP KIPT: status and prospects

Features of the recent Uragan-2M campaign are reviewed together with some theoretical advances. They include experiments with B4C limiter, studies of various 1…20 kHz oscillations, development of a new in-situ diagnostics for wall conditions, i.e. the thermal desorption probe, the improved numerical model of RF plasma production in stellarators in the ion cyclotron and electron-cyclotron frequency ranges, a new positive-definite form of timeharmonic Maxwell’s equations and plasma start-up studies.Розглянуто особливості недавньої кампанії Ураган-2М і деякі теоретичні результати. Вони включають у себе експерименти з B4C-лімітером, дослідження різних коливань з частотою 1…20 кГц, розробку нової insitu діагностики стану стінок (термодесорбційний зонд), поліпшену чисельну модель ВЧ-створення плазми в стелараторах в іонному циклотронному і електронному циклотронному діапазонах частот, нову позитивно визначену форму рівнянь Максвелла для однієї частоти та дослідження з високочастотного створення плазмиРассмотрены особенности недавней кампании Ураган-2М и некоторые теоретические результаты. Они включают в себя эксперименты с B4C-лимитером, исследования различных колебаний с частотой 1…20 кГц, разработку новой in-situ диагностики состояния стенок (термодесорбционный зонд), улучшенную численную модель ВЧ-создания плазмы в стеллараторах в ионном циклотроном и электронном циклотронном диапазонах частот, новую положительно определенную форму уравнений Максвелла для одной частоты и исследования по высокочастотному созданию плазмы