Relativistic neoclassical fluxes in hot plasmas

The radial fluxes of particles and energy with relativistic effects taken into account are represented in a form standard for neoclassical theory. All the formulations are based on the relativistic equations of motion and the relativistic drift-kinetic equation. As an illustration of the influence of relativistic effects, the radial neoclassical fluxes of electrons in 1/ν collisional regime are calculated and compared with those in the classical approach. The proposed formulation allows one to implement the relativistic effects in current transport codes.Радиальные потоки частиц и энергии, включающие релятивистские эффекты, представлены в форме, стандартной для неоклассической теории. Все формулировки основаны на релятивистских уравнениях движения и релятивистском дрейфово-кинетическом уравнении. В качестве иллюстрации влияния релятивистских эффектов на процессы переноса в плазме предлагается сравнительная оценка релятивистских и нерелятивистских радиальных неоклассических потоков электронов, посчитанных для стеллараторного режима 1/ν. Предложенная формулировка позволяет включить релятивистские эффекты в существующие транспортные коды.Радіальні потоки частинок та енергії, що ураховують релятивістські ефекти, запропоновано у формі, яка є стандартною для неокласичної теорії. Усі формулювання базуються на релятивістських рівняннях руху та релятивістському дрейфово-кінетичному рівнянні. В якості ілюстрації впливу релятивістських ефектів на процеси переносу в плазмі запропоновано порівняння релятивістських та нерелятивістських радіальних неокласичних потоків електронів, разрахованих для стелараторного режиму 1/ν. Запропоноване формулювання дозволяє ураховувати релятивістські ефекти в існуючих транспортних кодах

Recent progress in models for electron cyclotron current drive

The recent progress in electron cyclotron current drive calculations with the adjoint technique is reviewed. The main attention is focused on such points as parallel momentum conservation in the like-particle collisions and the relativistic effects which are especially important for high-temperature plasmas. For moderate-temperature plasmas, also the finite collisionality effects become to be important. The effectiveness and accuracy of the developed numerical models are demonstrated by ray-tracing calculations.Сделан обзор недавних достижений в методах вычисления электронно-циклотронного тока увлечения. Основное внимание направлено на учёт сохранения продольного импульса в операторе столкновений, а также учёт релятивистских эффектов, существенных в высокотемпературной плазме. В плазме относительно небольшой температуры также эффекты конечной столкновительности становятся существенными. Эффективность и точность развитых численных моделей продемонстрированы результатами, полученными с помощью метода лучевых траекторий.Зроблено огляд недавніх досягнень в методах обчислення електронно-циклотронного струму захоплення. Головна увага спрямована на облік збереження продольного імпульсу в операторі зіткнень, а також на облік релятивістських ефектів, значних у високотемпературній плазмі. У плазмі відносно невеликої температури ефекти кінцевої зіткненості також стають істотними. Ефективність та точність развинутих моделей продемонстровано результатами, які були отримані за допомогою методу променевих траєкторій

Main results of the first experimental campaign in the stellarator W7-X

A summary of the first operational phase (OP1.1) at the stellarator W7-X is given. The operational setup of heating and diagnostics as well the results of experiments are briefly described. Plasma parameters and confinement are better than expected: T(b)> 8 keV and T(i)> 2 keV at n(b)≈ 3×10¹⁹ m⁻³ yielding β0 ≈ 2.5 %. The results for ECR heating with X2-mode as well the ECCD are in good agreement with the theory predictions. The heating scenario with the O2-mode alone was successfully first time performed. Stellarator specific regime of core “electron root” confinement was obtained.Представлены итоги первой экспериментальной кампании (ОР1.1) на стеллараторе W7-X. Вкратце описана специфика эксперимента, методов нагрева и основных диагностик. Параметры плазмы и удержание, полученные в экспериментах, превысили ожидаемые: T(b)> 8 кэВ и T(i)> 2 кэВ при ≈ n(b)≈ 3×10¹⁹ m⁻³, что соответствует β0 ≈ 2.5 %. Результаты по ЭЦР-нагреву на Х2-моде, а также по токам увлечения согласуются с теорией. Впервые был успешно реализован сценарий нагрева на О2-моде. Был также получен специфический для стеллараторов режим "электронного корня" удержания.Представлені підсумки першої експериментальної кампанії (ОР1.1) на стелараторі W7-X. Коротко описана специфіка експерименту, методів нагріву та діагностики. Параметри плазми та удержання, отримані в експериментах, перевищили очікувані: T(b)> 8 кеВ та T(i)> 2 > 2 кеВ при ≈ n(b)≈ 3×10¹⁹ m⁻³, що відповідає β0 ≈ 2.5 %. Результати по ЕЦР-нагріву на Х2-моді, а також по струмам захоплення відповідають теорії. Вперше був успішно реалізований сценарій нагріву на О2-моді. Був також успішно реалізований специфічний для стелараторів режим "електронного кореня" утримання

Assessment of Electron-Cyclotron-Current-Drive-Assisted Operation in DEMO

The achievable efficiency for external current drive through electron-cyclotron (EC) waves in a demonstration tokamak reactor is discussed. Two possible reactor designs, one for steady state and one for pulsed operation, are considered. It is found that for midplane injection the achievable current drive efficiency is limited by secondharmonic absorption at levels consistent with previous studies. Propagation through the second-harmonic region can be reduced by moving the launch position to the high-field side (this can be obtained by injecting the beam from an upper port in the vacuum vessel). In this case, beam tracing calculations deliver values for the EC current drive efficiency approaching those usually reported for neutral beam current drive

ECRH scenarios with selective heating of trapped/passing electrons in the W7-X Stellarator

Using specific features of the magnetic equilibrium in the W7-X stellarator, the ECRH scenarios with combined X2 and X3 modes are discussed. The RF beams for operation with X2 and X3 modes need to be launched from low- and, via the remote steering launcher, high-field-side, respectivaly, in the different crosssections of the device where the maximum and minimum of the magnetic field located. The aim is to explore the possibility of selective heating of the different classes of electrons, passing and trapped, by changing direction of the beam for X3 or switching between the beams for X2 and X3 launched from the different ports. The numerical predictions for this kind of experiments in W7-X are performed by coupled transport and ray tracing code