Abstract
The optimized superconducting stellarator device Wendelstein 7-X (with major radius R = 5.5 m, minor radius a = 0.5 m, and 30 m3 plasma volume) restarted operation after the assembly of a graphite heat shield and 10 inertially cooled island divertor modules. This paper reports on the results from the first high-performance plasma operation. Glow discharge conditioning and ECRH conditioning discharges in helium turned out to be important for density and edge radiation control. Plasma densities of 1-4.5 × 1019 m-3 with central electron temperatures 5-10 keV were routinely achieved with hydrogen gas fueling, frequently terminated by a radiative collapse. In a first stage, plasma densities up to 1.4 × 1020 m-3 were reached with hydrogen pellet injection and helium gas fueling. Here, the ions are indirectly heated, and at a central density of 8 · 1019 m-3 a temperature of 3.4 keV with Te/Ti = 1 was transiently accomplished, which corresponds to nTi(0)TE = 6.4 × 1019 keV s m-3 with a peak diamagnetic energy of 1.1 MJ and volume-averaged normalized plasma pressure {B}= 1.2%. The routine access to high plasma densities was opened with boronization of the first wall. After boronization, the oxygen impurity content was reduced by a factor of 10, the carbon impurity content by a factor of 5. The reduced (edge) plasma radiation level gives routinely access to higher densities without radiation collapse, e.g. well above 1 × 1020 m-2 line integrated density and Te = Ti = 2 keV central temperatures at moderate ECRH power. Both X2 and O2 mode ECRH schemes were successfully applied. Core turbulence was measured with a phase contrast imaging diagnostic and suppression of turbulence during pellet injection was observed.
| Originalsprache | Englisch |
|---|---|
| Aufsatznummer | 112004 |
| Fachzeitschrift | Nuclear Fusion |
| Jahrgang | 59 |
| Ausgabenummer | 11 |
| DOIs | |
| Publikationsstatus | Veröffentlicht - 5 Juni 2019 |
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Untersuchen Sie die Forschungsthemen von „Overview of first Wendelstein 7-X high-performance operation“. Zusammen bilden sie einen einzigartigen Fingerprint.Dieses zitieren
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in: Nuclear Fusion, Jahrgang 59, Nr. 11, 112004, 05.06.2019.
Publikation: Beitrag in Fachzeitschrift › Übersichtsartikel › Begutachtung
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Y1 - 2019/6/5
N2 - The optimized superconducting stellarator device Wendelstein 7-X (with major radius R = 5.5 m, minor radius a = 0.5 m, and 30 m3 plasma volume) restarted operation after the assembly of a graphite heat shield and 10 inertially cooled island divertor modules. This paper reports on the results from the first high-performance plasma operation. Glow discharge conditioning and ECRH conditioning discharges in helium turned out to be important for density and edge radiation control. Plasma densities of 1-4.5 × 1019 m-3 with central electron temperatures 5-10 keV were routinely achieved with hydrogen gas fueling, frequently terminated by a radiative collapse. In a first stage, plasma densities up to 1.4 × 1020 m-3 were reached with hydrogen pellet injection and helium gas fueling. Here, the ions are indirectly heated, and at a central density of 8 · 1019 m-3 a temperature of 3.4 keV with Te/Ti = 1 was transiently accomplished, which corresponds to nTi(0)TE = 6.4 × 1019 keV s m-3 with a peak diamagnetic energy of 1.1 MJ and volume-averaged normalized plasma pressure {B}= 1.2%. The routine access to high plasma densities was opened with boronization of the first wall. After boronization, the oxygen impurity content was reduced by a factor of 10, the carbon impurity content by a factor of 5. The reduced (edge) plasma radiation level gives routinely access to higher densities without radiation collapse, e.g. well above 1 × 1020 m-2 line integrated density and Te = Ti = 2 keV central temperatures at moderate ECRH power. Both X2 and O2 mode ECRH schemes were successfully applied. Core turbulence was measured with a phase contrast imaging diagnostic and suppression of turbulence during pellet injection was observed.
AB - The optimized superconducting stellarator device Wendelstein 7-X (with major radius R = 5.5 m, minor radius a = 0.5 m, and 30 m3 plasma volume) restarted operation after the assembly of a graphite heat shield and 10 inertially cooled island divertor modules. This paper reports on the results from the first high-performance plasma operation. Glow discharge conditioning and ECRH conditioning discharges in helium turned out to be important for density and edge radiation control. Plasma densities of 1-4.5 × 1019 m-3 with central electron temperatures 5-10 keV were routinely achieved with hydrogen gas fueling, frequently terminated by a radiative collapse. In a first stage, plasma densities up to 1.4 × 1020 m-3 were reached with hydrogen pellet injection and helium gas fueling. Here, the ions are indirectly heated, and at a central density of 8 · 1019 m-3 a temperature of 3.4 keV with Te/Ti = 1 was transiently accomplished, which corresponds to nTi(0)TE = 6.4 × 1019 keV s m-3 with a peak diamagnetic energy of 1.1 MJ and volume-averaged normalized plasma pressure {B}= 1.2%. The routine access to high plasma densities was opened with boronization of the first wall. After boronization, the oxygen impurity content was reduced by a factor of 10, the carbon impurity content by a factor of 5. The reduced (edge) plasma radiation level gives routinely access to higher densities without radiation collapse, e.g. well above 1 × 1020 m-2 line integrated density and Te = Ti = 2 keV central temperatures at moderate ECRH power. Both X2 and O2 mode ECRH schemes were successfully applied. Core turbulence was measured with a phase contrast imaging diagnostic and suppression of turbulence during pellet injection was observed.
KW - ECR heating
KW - NBI heating
KW - divertor
KW - impurities
KW - plasma performance
KW - stellarator
KW - turbulence
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U2 - 10.1088/1741-4326/ab03a7
DO - 10.1088/1741-4326/ab03a7
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SN - 0029-5515
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JO - Nuclear Fusion
JF - Nuclear Fusion
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M1 - 112004
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