Investigations of the MAST SOL using the reciprocating probe system

Parallel flow in the scrape-off layer is a major area of interest in tokamak research, impacting on impurity transport, tritium retention and H-mode access. The work presented here is the first major investigation of SOL flow in the Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST), using a Gundestrup probe specifically designed for the task. The results of a parameter scan in poloidal field, Bѳ, and temperature, T, of parallel velocity at the outboard mid-plane are presented, and the results and scalings compared to B2SOLPS5.0 simulations of MAST and a simple analytical model, in order to identify the relative importance of drift mechanisms (such as Pfirsch-Schluter and E × B) for driving parallel flow. The results show the predicted linear scaling with temperature and poloidal field strength, but also suggest a density dependence. Another major are of interest is the discovery in recent years of coherent filamentary structures that are radially convected through the L-mode SOL. These filaments are believed to contain sharp gradients in temperature, density and plasma potential, complicating probe analysis. An investigation to characterise the intermittency of the MAST SOL, it’s dependencies on poloidal field strength, density or temperature, and the impact of the filaments on probe measurements was also carried out, and a probe was built to further investigate the structure and dynamics of the filaments. Based on these experiments a method for resolving the flow in the filaments and background plasma was developed and applied in the flow experiments described above. It is found that the parallel Mach numbers are lower in the filaments than the ambient plasma in the far SOL — suggesting either ion temperatures are at least on the order of 4 times the electron temperature — or parallel flow velocity is substantially lower in the filaments than in the background plasma

Determinación del potencial y los requerimientos para aplicar la tecnología de gasificación por plasma en el tratamiento de desechos y la producción de energía eléctrica en el país

Proyecto de Investigación. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física, 2012Este informe se enfoca en la implementación de tratamientos con plasmas térmicos como una alternativa o complemento para métodos existentes para el manejo de desechos en Costa Rica. Se tomó en cuenta varios desechos posibles y se evaluó la factibilidad de comprar sistemas existentes o crear versiones locales de estas tecnologías

Investigations of the MAST SOL using the reciprocating probe system

Parallel flow in the scrape-off layer is a major area of interest in tokamak research, impacting on impurity transport, tritium retention and H-mode access. The work presented here is the first major investigation of SOL flow in the Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST), using a Gundestrup probe specifically designed for the task. The results of a parameter scan in poloidal field, Bѳ, and temperature, T, of parallel velocity at the outboard mid-plane are presented, and the results and scalings compared to B2SOLPS5.0 simulations of MAST and a simple analytical model, in order to identify the relative importance of drift mechanisms (such as Pfirsch-Schluter and E × B) for driving parallel flow. The results show the predicted linear scaling with temperature and poloidal field strength, but also suggest a density dependence. Another major are of interest is the discovery in recent years of coherent filamentary structures that are radially convected through the L-mode SOL. These filaments are believed to contain sharp gradients in temperature, density and plasma potential, complicating probe analysis. An investigation to characterise the intermittency of the MAST SOL, it’s dependencies on poloidal field strength, density or temperature, and the impact of the filaments on probe measurements was also carried out, and a probe was built to further investigate the structure and dynamics of the filaments. Based on these experiments a method for resolving the flow in the filaments and background plasma was developed and applied in the flow experiments described above. It is found that the parallel Mach numbers are lower in the filaments than the ambient plasma in the far SOL — suggesting either ion temperatures are at least on the order of 4 times the electron temperature — or parallel flow velocity is substantially lower in the filaments than in the background plasma.EThOS - Electronic Theses Online ServiceUnited Kingdom Engineering and Physical Sciences Research Council and by the European Communities under the Contract of Association between EURATOM and UKAEAGBUnited Kingdo

Estudios de transporte en plasmas del Stellarator TJ-II calentados por inyección de haces de neutros (NBI).

Proyecto de Investigación. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física; Asociación EURATOM-CIEMAT, 2011En este proyecto se logró realizar una primera caracterización e interpretación física de los plasmas experimentales calentados por inyección de haces de neutros (NBI) del stellarator TJ-II, aportando información local, sobre el comportamiento del transporte frente a la variación de magnitudes de control como la densidad del plasma. Para ello se realizaron análisis de transporte interpretativo utilizando condiciones de balance en los distintos plasmas NBI. Se seleccionaran descargas NBI inicialmente en fase razonablemente estacionarias que cuentan con datos de densidad y temperatura electrónica de distintos diagnósticos por ejemplo, esparcimiento Thomson, Reflectómetro de microondas, Haz de Helio. Algunos de los objetivos alcanzados fueron; encontrar dependencias locales de las difusividades térmica electrónica efectivas con variables de control como la densidad de línea del plasma además de estudiar la relación de estos valores locales con la ocurrencia de fenómenos de mejora de confinamiento. Para la estimación de la densidad de potencia perdida por radiación total se implemento una nueva formulación semiempirica que concuerda bastante bien con la información experimental proveniente del bolómetro, mejorando de esta manera la función de ajuste utilizada a la fecha en TJ-II. Todos los análisis de transporte fueron realizados utilizando el código ASTRA complementado con el código Monte Carlos EIRENE para el cálculo de la fuente de partículas, de igual manera utilizando como entrada los datos provenientes de los códigos ASTRA y EIRENE, se utilizo el código FAFNER que permite calcular entre otras cosas el perfil de densidad de potencia debida al haz de neutros inyectado en el TJ-II. Los resultados indican una clara disminución de la difusividad térmica electrónica y la difusividad de partículas con la densidad electrónica, generándose una fuerte cada de estos coeficientes al formarse la barrera de transporte que define el cambio de confinamiento de modo L a modo H. Este proyecto se realizo en colaboración con el Laboratorio Nacional de Fusión del Ciemat, España como parte del Convenio de colaboración en investigación sobre plasmas de fusión termonuclear por confinamiento magnético entre el Ciemat y el ITCR.Instituto Tecnológico de Costa Rica, Vicerrectoria de Investigación Y Extensión, Escuela de Física

3D effects on transport and plasma control in the TJ-II stellarator

The effects of 3D geometry are explored in TJ-II from two relevant points of view: neoclassical transport and modification of stability and dispersion relation of waves. Particle fuelling and impurity transport are studied considering the 3D transport properties, paying attention to both neoclassical transport and other possible mechanisms. The effects of the 3D magnetic topology on stability, confinement and Alfvén Eigenmodes properties are also explored, showing the possibility of controlling Alfvén modes by modifying the configuration; the onset of modes similar to geodesic acoustic modes are driven by fast electrons or fast ions; and the weak effect of magnetic well on confinement. Finally, we show innovative power exhaust scenarios using liquid metals