Simulations of Alfvénic modes in TJ-II Stellarator

Alfvénic modes are one of the subclass of instabilities prevalent in burning plasmas due to interaction of energetic particles with background plasma. In this paper we investigate the properties of these modes with 3D simulations using modeling tools STELLGAP [1] and AE3D [2] of Neutral Beam Injection (NBI) heated H-plasmas in TJ-II low-magnetic-shear flexible heliac (B0 = 0.95 T, = 1.5 m, = 0.22 m). These simulations focus on modelling the experimental observations [3] for prominent modes in TJ-II plasmas. Our simulations show consistency in frequency and radial location with the measured Alfvén Eigenmodes [3]. These simulations are performed for chirping and steady modes in TJ-II discharge # 29839 at t = 1150 and 1160ms respectively

New capabilities of plasma potential and density measurements using a dual heavy ion beam probing (HIBP) diagnostic in the TJ-II stellarator

The unique capabilities of the dual HIBP system allow the investigation of multi-scale mechanisms to be expanded from the plasma edge to the plasma core in the TJ-II stellarator. Experiments with combined NBI and ECRH heating have shown direct experimental evidence of the influence of ECRH on turbulent mechanisms, increasing the level of fluctuation, on the amplitude of Long-Range-Correlations (LRC) as proxy of Zonal Flows (ZFs) for potential fluctuations but not for density and poloidal magnetic fluctuations and on neoclassical radial electric fields. Whereas ECRH influences the level of fluctuations in a wide range of plasma densities, ECRH induced reversal of the neoclassical radial electric field has been observed only in low-density plasmas. The TJ-II unique experimental capabilities would allow validation of nonlinear saturation of turbulence simulations (e.g. TEM), including quantitative assessments of discrepancies (e.g. level of fluctuations, correlation lengths and interplay with ZFs) between theoretical and experimental results.Уникальные возможности двойной системы ЗПТИ позволяют расширить исследование влияния мульти-масштабных механизмов удержания от границы до центра плазмы в стеллараторе TJ-II. Эксперименты с комбинированным нагревом нейтральным пучком и электронно-циклотронным резонансом (ЭЦР) показали прямое экспериментальное доказательство влияния ЭЦР на турбулентные механизмы, приводящие к увеличению уровня флуктуаций, амплитуды дальних корреляций (как показатель зональных течений) для колебаний потенциала, неоклассического радиального электрического поля, но не для колебаний плотности плазмы и полоидального магнитного поля. В то время как ЭЦР влияет на уровень флуктуаций в достаточно широком диапазоне плотностей плазмы, индуцированный ЭЦР-переворот неоклассического радиального электрического поля наблюдается только для плазмы с низкой плотностью. Уникальные экспериментальные возможности TJ-II позволили бы проверку численного моделирования нелинейного насыщения турбулентности (например, TEM), включая количественные оценки в расхождении (например, амплитуды колебаний, длины корреляции и их взаимодействие с зональными потоками) между теоретическими и экспериментальными результатами.Унікальні можливості подвійної системи ЗПВІ дозволяють розширити дослідження впливу багатомасштабних механізмів утримання з периферії до центру плазми в стелараторі TJ-II. Експерименти з комбінованим нагрівом нейтральним пучком і електронно-циклотронним резонансом (ЕЦР) показали пряме експериментальне підтвердження впливу ЕЦР на турбулентні механізми, що приводять до збільшення рівня флуктуацій, амплітуди далеких кореляцій (як показник зональних течій) для коливань потенціалу, неокласичного радіального електричного поля, але не для коливань густини плазми і полоідального магнітного поля. У той час як ЕЦР впливає на рівень флуктуацій в досить широкому діапазоні густини плазми, індукований ЕЦР-переворот неокласичного радіального електричного поля спостерігається тільки для плазми з низькою густиною. Унікальні експериментальні можливості TJ-II дозволили б перевірку чисельного моделювання нелінійного насичення турбулентності (наприклад, TEM), включаючи кількісні оцінки в розходженні (наприклад, амплітуди коливань, довжини кореляції і їх взаємодія з зональними потоками) між теоретичними і експериментальними результатами

The Absence of Caspase-8 in the Dopaminergic System Leads to Mild Autism-like Behavior

In the last decade, new non-apoptotic roles have been ascribed to apoptotic caspases. This family of proteins plays an important role in the sculpting of the brain in the early stages of development by eliminating excessive and nonfunctional synapses and extra cells. Consequently, impairments in this process can underlie many neurological and mental illnesses. This view is particularly relevant to dopamine because it plays a pleiotropic role in motor control, motivation, and reward processing. In this study, we analyze the effects of the elimination of caspase-8 (CASP8) on the development of catecholaminergic neurons using neurochemical, ultrastructural, and behavioral tests. To do this, we selectively delete the CASP8 gene in cells that express tyrosine hydroxylase with the help of recombination through the Cre-loxP system. Our results show that the number of dopaminergic neurons increases in the substantia nigra. In the striatum, the basal extracellular level of dopamine and potassium-evoked dopamine release decreased significantly in mice lacking CASP8, clearly showing the low dopamine functioning in tissues innervated by this neurotransmitter. This view is supported by electron microscopy analysis of striatal synapses. Interestingly, behavioral analysis demonstrates that mice lacking CASP8 show changes reminiscent of autism spectrum disorders (ASD). Our research reactivates the possible role of dopamine transmission in the pathogenesis of ASD and provides a mild model of autism

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

Postcranial morphology of the middle Pleistocene humans from Sima de los Huesos, Spain

Current knowledge of the evolution of the postcranial skeleton in the genus Homo is hampered by a geographically and chronologically scattered fossil record. Here we present a complete characterization of the postcranium of the middle Pleistocene paleodeme from the Sima de los Huesos (SH) and its paleobiological implications. The SH hominins show the following: (i) wide bodies, a plesiomorphic char- acter in the genus Homo inherited from their early hominin ancestors; (ii) statures that can be found in modern human middle-latitude pop- ulations that first appeared 1.6–1.5 Mya; and (iii) large femoral heads in some individuals, a trait that first appeared during the middle Pleistocene in Africa and Europe. The intrapopulational size variation in SH shows that the level of dimorphism was similar to modern humans (MH), but the SH hominins were less encephalized than Ne- andertals. SH shares many postcranial anatomical features with Ne- andertals. Although most of these features appear to be either plesiomorphic retentions or are of uncertain phylogenetic polarity, a few represent Neandertal apomorphies. Nevertheless, the full suite of Neandertal-derived features is not yet present in the SH popula- tion. The postcranial evidence is consistent with the hypothesis based on the cranial morphology that the SH hominins are a sister group to the later Neandertals. Comparison of the SH postcranial skeleton to other hominins suggests that the evolution of the postcranium oc- curred in a mosaic mode, both at a general and at a detailed level

The study of the radial location of quasi-coherent modes by heavy ion beam probe in the TJ-II stellarator

Recent experiments in low magnetic shear flexible heliac TJ-II have shown that steady frequency and chirping Alfvén Eigenmodes take place with 100 kHz< fAE <300 kHz at both pure NBI and combined ECR and NBI heated plasmas with low line-averaged density ne = (0.3…1.5)×10¹⁹ m⁻³ at Low Field Side (LFS) and High Field Side (HFS) of the plasma column. Furthermore, several types of low-frequency modes with f < 30 kHz, such as suprathermal electrostatic modes, tearing-like modes, quasicoherent modes with long-range potential correlations, were also observed. Power spectra for electrostatic and electromagnetic oscillations for all types of modes are presented along with their spatial location detected by dual Heavy Ion Beam Probe (HIBP).Експерименти на стелараторі TJ-II показують, що альфвеновські моди у частотному діапазоні 100 кГц< fAE <300 кГц збуджуються в режимах з інжекцією пучка нейтральних атомів, а також в режимах з комбінованим ЕЦР-нагріванням і нейтральною інжекцією при середньохордовій густині електронів ne = (0,3 … 1,5)×10¹⁹ м⁻³. Моди збуджуються як на стороні слабкого, так і на стороні сильного поля. Крім того, у плазмі TJ-II спостерігаються моди з частотами f <30 кГц, а саме моди, що збуджуються швидкими електронами, тірінг-подібні моди, а також моди, що характеризуються далекими кореляціями електричного потенціалу. Деякі моди мають тільки електростатичну компоненту коливань, інші також видно на спектрах коливань густини електронів і полоїдального магнітного поля. У рамках даної роботи була визначена радіальна локалізація кожного типу згаданих квазікогерентних мод. Для цього використовувалися два діагностичних комплекси на пучках важких іонів, магнітні зонди і болометри (AXUV-детектори).Эксперименты на стеллараторе TJ-II показывают, что альфвеновские моды в частотном диапазоне 100 кГц< fAE <300 кГц возбуждаются в режимах с инжекцией пучка нейтральных атомов, а также в режимах с комбинированным ЭЦР-нагревом и нейтральной инжекцией при среднехордовой плотности электронов ne = (0,3…1,5)×10¹⁹ м⁻³. Моды возбуждаются как на стороне слабого, так и на стороне сильного поля. Кроме того, в плазме TJ-II наблюдаются моды с частотами f < 30 кГц, а именно моды, возбуждаемые быстрыми электронами, тиринг-подобные моды, а также моды, характеризующиеся дальними корреляциями электрического потенциала. Некоторые моды имеют только электростатическую компоненту колебаний, другие также видны на спектрах колебаний плотности электронов и полоидального магнитного поля. В рамках данной работы была определена радиальная локализация каждого типа упомянутых квазикогерентных мод. Для этого использовалось два диагностических комплекса на пучках тяжелых ионов, магнитные зонды и болометры (AXUV-детекторы)

High-intensity cesium ion beams for HIBP diagnostics

The goal of the research is to expand the capabilities of the heavy ion beam probing (HIBP) diagnostic. HIBP is a unique diagnostic, capable to measure plasma potential, density and their fluctuations, as well as the poloidal magnetic field fluctuations in the core and edge plasmas. The sensitivity of the diagnostic is determined by the level of the output signal related to the instrumental noise. The level of the probing beam current should be as high as possible, especially for measurements at the periphery with low output signal due to low plasma density, and in the core, where the beam is attenuated due to the high plasma density. Optimization experiments have shown the possibility of ion beam forming in the current range from 40 to 800 μA.Мета дослідження – розширити можливості діагностики за допомогою зондування плазми пучком важких іонів (ЗППВІ). ЗППВІ – це унікальна діагностика, здатна вимірювати потенціал, густину плазми і їх флуктуації, а також флуктуації полоідального магнітного поля в центрі та периферії плазми. Чутливість діагностики визначається рівнем вихідного сигналу, щодо інструментального шуму. Рівень струму зондувального пучка повинен бути якомога більш високим, особливо для вимірювань на периферії з низьким вихідним сигналом через низьку густину плазми, а також у центрі, де пучок послаблюється через високу густину плазми. Експерименти з оптимізації показали можливість формування іонного пучка в діапазоні струму 40…800 мкА.Цель исследования – расширить возможности диагностики с помощью зондирования плазмы пучком тяжелых ионов (ЗППТИ). ЗППТИ – это уникальная диагностика, способная измерять потенциал, плотность плазмы и их флуктуации, а также флуктуации полоидального магнитного поля в центре и периферии плазмы. Чувствительность диагностики определяется уровнем выходного сигнала относительно инструментального шума. Уровень тока зондирующего пучка должен быть как можно более высоким, особенно для измерений на периферии с низким выходным сигналом из-за низкой плотности плазмы, а также в центре, где пучок ослабляется из-за высокой плотности плазмы. Эксперименты по оптимизации показали возможность формирования ионного пучка в диапазоне тока 40…800 мкА

Investigation of plasma turbulence and local electric field in the T-10 tokamak and TJ-II stellarator by HIBP diagnoatic(review)

TJ-II stellarator by HIBP diagnostics has been performed. The following similar features of potential were found: the scale of several hundred Volts; the negative sign for densities ne>1×10¹⁹ m⁻³ and comparable values in spite of the different heating methods. When ne or tE rises, the potential evolves to negative values. During ECR heating and associated Te rise, tE degrades and the potential evolves to positive direction. Oscillations of potential and density in the range of Geodesic Acoustic Modes in T-10 and Alfvén Eigenmodes in TJ-II were observed.На токамаці Т-10 і стелараторі TJ-II за допомогою пучка важких іонів в порівняних режимах досліджувалася поведінка потенціалу та його флуктуацій. Виявлені спільні властивості потенціалу: масштаб близько сотен вольт;негативний знак при щільності ne>1×10¹⁹ m⁻³ і порівнянні значення, незважаючи на різні методи нагріву. Коли n_е або t_Е зростають, потенціал зростае у негативну область. При ЕЦР-нагріві і відповідному рості Te, t_Е погіршується, і потенціал змінюється у позитивний бік. Спостерігається коливання потенціалу в діапазоні геодезичних акустичних мод у Т-10 та альфвеновських власних мод у TJ-IIНа токамаке Т-10 и стеллараторе TJ-II с помощью пучка тяжелых ионов в сравнимых режимах исследовалось поведение потенциала и его флуктуаций. Обнаружены общие свойства потенциала: масштаб порядка сотен вольт; отрицательный знак при плотностях n_е>1×10¹⁹ m⁻³ и сравнимые значения, несмотря на разные методы нагрева. Когда n_е или t_Е растут, потенциал растет в отрицательную область. При ЭЦР-нагреве и соответствующем росте Te, t_Е ухудшается, и потенциал меняется в положительную сторону. Наблюдались колебания потенциала в диапазоне геодезических акустических мод в Т-10 и альфвеновских собственных мод в TJ-I

Heavy ion beam probing – a tool to study geodesic acoustic modes and alfven eigenmodes in the T-10 tokamak and TJ-II stellarator

Heavy ion beam probing (HIBP) is a unique diagnostic for core plasma potential. It operates in the T-10 tokamak and TJ-II flexible heliac. Multi-slits energy analyzers provide simultaneously the data on plasma potential φ (by beam extra energy), plasma density (by beam current) and Bpol (by beam toroidal shift) in 5 poloidally shifted sample volumes. Thus, the poloidal electric field and the electrostatic turbulent particle flux are derived. The fine focused (<1 cm) and intense (100 μA) beams provide the measurements in the wide density interval ne=(0.3...5)×10¹⁹ m⁻³, while the advanced control system for primary and secondary beams provides the measurements in the wide range of the plasma currents in T-10 and magnetic configurations in TJ-II, including Ohmic, ECR and NBI heated plasmas. Low-noise high-gain (10⁷ V/A) preamplifiers with 300 kHz bandwidth and 2 MHz sampling allow us to study quasi-coherent modes like Geodesic Acoustic Modes (GAMs) and Alfvén Eigenmodes (AEs). The spatial location, poloidal rotation velocity and mode numbers for GAMs and AEs were studied in the core plasmas.Зондирование пучком тяжёлых ионов (ЗПТИ) является уникальной диагностикой для исследования потенциала горячей плазмы, она работает на токамаке T-10 и стеллараторе TJ-II. Многощелевые анализаторы позволяют одновременно определять потенциал, плотность и полоидальное магнитное поле в пяти точках измерения в плазме, что позволяет найти полоидальное электрическое поле и турбулентный поток частиц. Хорошо сфокусированные (< 1 см) интенсивные (100 мкА) пучки позволяют вести измерения в широком интервале плотностей n‾e=(0.3...5)×10¹⁹ m⁻³, а система управления первичным и вторичным пучками обеспечивает измерения в пределах изменения параметров T-10 и TJ-II, включая режимы омического, электронно-циклотронного и инжекционного нагревов плазмы. Исследованы геодезические акустические моды и альфвеновские собственные моды частотой до 300 кГц.Зондування пучком важких іонів (ЗПВІ) є унікальна система діагностики для дослідження потенціалу в гарячій плазмі на токамаці Т-10 та стелараторі TJ-II. Аналізатори з багатою кількістю апертур дозволяють одночасно вимірювати потенціал, густину та полоїдальне магнітне поле у п’яти об’ємах плазми, що дозволяє знайти полоїдальне електричне поле та турбулентний потік часток. Гарно сфокусовані (< 1 см) інтенсивні (100 мкА) пучки дозволяють провести вимірювання в широкому інтервалі n‾e=(0.3...5)×10¹⁹ m⁻³ густини, а система керування первинним та вторинним пучками забезпечує вимірювання у межах діапазону зміни параметрів T-10 та TJ-II, які включають у себе режими омічного, електронно-циклотронного та інжекційного нагрівів плазми. Досліджено геодезичні акустичні моди і альфвенівські коливання особистої моди частотою до 300 кГц

Overview of recent TJ-II stellarator results

The main results obtained in the TJ-II stellarator in the last two years are reported. The most important topics investigated have been modelling and validation of impurity transport, validation of gyrokinetic simulations, turbulence characterisation, effect of magnetic configuration on transport, fuelling with pellet injection, fast particles and liquid metal plasma facing components. As regards impurity transport research, a number of working lines exploring several recently discovered effects have been developed: the effect of tangential drifts on stellarator neoclassical transport, the impurity flux driven by electric fields tangent to magnetic surfaces and attempts of experimental validation with Doppler reflectometry of the variation of the radial electric field on the flux surface. Concerning gyrokinetic simulations, two validation activities have been performed, the comparison with measurements of zonal flow relaxation in pellet-induced fast transients and the comparison with experimental poloidal variation of fluctuations amplitude. The impact of radial electric fields on turbulence spreading in the edge and scrape-off layer has been also experimentally characterized using a 2D Langmuir probe array. Another remarkable piece of work has been the investigation of the radial propagation of small temperature perturbations using transfer entropy. Research on the physics and modelling of plasma core fuelling with pellet and tracer-encapsulated solid-pellet injection has produced also relevant results. Neutral beam injection driven Alfvénic activity and its possible control by electron cyclotron current drive has been examined as well in TJ-II. Finally, recent results on alternative plasma facing components based on liquid metals are also presented. ISSN:0029-5515 ISSN:1741-432