Abstract
Theoretical work has suggested that anomalously high plasma loss rates (pumpout). may be due to ohmic heating currents. Previous experiments however showed that pumpout persists even when the currents (normally required to prevent cooling and recombination) are much below the critical values for ion wave instabilities. (One experiment, which seemed to support the ion wave hypothesis, admits of an alternative interpretation. ) The present paper reports experiments on the C stellarator which extend the measurements to zero ohmic heating currents. They were performed at low initial pressures (2 to 3 x 10{sup -6} Torr) of hydrogen and at electron temperatures of 1 to 2 eV. The confining field was usually 12.3 kG; a few measurements were made at 35 kG. A rotational transform of 0.75 {pi} was provided by Script-Small-L =2 and Script-Small-L =3 helical windings. In these low-density, low-temperature experiments an anomalous loss rate exists in the C stellarator for four operating conditions: (1) ohmic heating, (2) electron cyclotron resonance heating, (3) resistive microwave heating, and (4) no heating at all. We conclude that neither an axial current of small magnitude nor density variations in the range 5 x 10{sup 9}{<=}n{sub e} {<=} 2 x 10{sup 11} cm{sup -3}
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Stodiek, W., Grove, D. J., and Kessler, J. O.
Plasma Confinement in Low-Density C Stellarator Discharges; Confinement du Plasma dans des Decharges a Faible Densite dans le Stellarator C; УДЕРЖАНИЕ ПЛАЗМЫ В ''СТЕЛЛАРАТОРЕ С'' ПРИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ РАЗРЯДА; Confinamiento de Plasma en Descargas de Baja Densidad en el Stellarator C.
IAEA: N. p.,
1966.
Web.
Stodiek, W., Grove, D. J., & Kessler, J. O.
Plasma Confinement in Low-Density C Stellarator Discharges; Confinement du Plasma dans des Decharges a Faible Densite dans le Stellarator C; УДЕРЖАНИЕ ПЛАЗМЫ В ''СТЕЛЛАРАТОРЕ С'' ПРИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ РАЗРЯДА; Confinamiento de Plasma en Descargas de Baja Densidad en el Stellarator C.
IAEA.
Stodiek, W., Grove, D. J., and Kessler, J. O.
1966.
"Plasma Confinement in Low-Density C Stellarator Discharges; Confinement du Plasma dans des Decharges a Faible Densite dans le Stellarator C; УДЕРЖАНИЕ ПЛАЗМЫ В ''СТЕЛЛАРАТОРЕ С'' ПРИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ РАЗРЯДА; Confinamiento de Plasma en Descargas de Baja Densidad en el Stellarator C."
IAEA.
@misc{etde_22178068,
title = {Plasma Confinement in Low-Density C Stellarator Discharges; Confinement du Plasma dans des Decharges a Faible Densite dans le Stellarator C; УДЕРЖАНИЕ ПЛАЗМЫ В ''СТЕЛЛАРАТОРЕ С'' ПРИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ РАЗРЯДА; Confinamiento de Plasma en Descargas de Baja Densidad en el Stellarator C}
author = {Stodiek, W., Grove, D. J., and Kessler, J. O.}
abstractNote = {Theoretical work has suggested that anomalously high plasma loss rates (pumpout). may be due to ohmic heating currents. Previous experiments however showed that pumpout persists even when the currents (normally required to prevent cooling and recombination) are much below the critical values for ion wave instabilities. (One experiment, which seemed to support the ion wave hypothesis, admits of an alternative interpretation. ) The present paper reports experiments on the C stellarator which extend the measurements to zero ohmic heating currents. They were performed at low initial pressures (2 to 3 x 10{sup -6} Torr) of hydrogen and at electron temperatures of 1 to 2 eV. The confining field was usually 12.3 kG; a few measurements were made at 35 kG. A rotational transform of 0.75 {pi} was provided by Script-Small-L =2 and Script-Small-L =3 helical windings. In these low-density, low-temperature experiments an anomalous loss rate exists in the C stellarator for four operating conditions: (1) ohmic heating, (2) electron cyclotron resonance heating, (3) resistive microwave heating, and (4) no heating at all. We conclude that neither an axial current of small magnitude nor density variations in the range 5 x 10{sup 9}{<=}n{sub e} {<=} 2 x 10{sup 11} cm{sup -3} seem to affect the transport time constant for plasma loss across the magnetic confining field. The loss rate cannot be accounted for in terms of a lack of equilibrium associated with finite resistivity. The over-all plasma decay time is consistent with the relation {tau}{sub p} = 0.9 B/T{sub e} msec (B in kG, T{sub e} in eV; plasma radius = 5 cm) observed by Hinnov and Bishop at densities near 10{sup 13} cm{sup -3} [French] Des travaux theoriques ont donne a penser que des taux de perte de plasma anormalement eleves (pompage) pouvaient etre attribues aux courants de chauffage ohmique. Toutefois, des experiences anterieures ont montre que le pompage persiste meme lorsque les courants (qui sont normalement necessaires pour empecher le refroidissement et la recombinaison) sont tres inferieurs aux valeurs critiques, au-dela desquelles se produisent les instabilites d'ondes ioniques. (Une experience qui paraissait verifier l'hypothese des ondes ioniques a pu etre interpretee differemment.) Dans ce memoire, les auteurs decrivent des experiences dont l'objet etait de generaliser les mesures pour des courants de chauffage ohmique nuls et qui ont ete faites avec le stellarator C a de faibles pressions initiales (de 2 a 3 * 10{sup -6} Torr) d'hydrogene et a des temperatures electroniques comprises entre 1 et 2 eV. Le champ de confinement etait habituellement de 12,3 kG quelques mesures ont egalement ete faites a 35 kG. Une transformation rotationnelle de 0, 75 {pi} etait fournie par des enroulements helicoiedaux des types Script-Small-L =2 et Script-Small-L =3. Dans ces experiences faites l basse temperature et avec des densites faibles, il existe, dans le stellarator C, un taux de perte anormal pour quatre conditions de fonctionnement differentes: a) chauffage ohmique; b) chauffage par resonance cyclotronique des electronsj c) chauffage resistif par micro-ondes; d) pas de chauffage du tout. Les auteurs pensent que ni un courant axial de faible grandeur ni les variations de densite dans l'intervalle compris entre 5 * 10{sup 9} et 2 * 10{sup 11} cm{sup -3} n'affectent pas la constante de temps de transport pour une perte de plasma a travers le champ magnetique de confinement. Le taux de perte ne peut pas etre attribue a un manque d'equilibre lie a la resistivite finie. La duree globale de decroissance du plasma est compatible avec la relation {tau}{sub p} = 0,9 B/T{sub e} ms (B en kG, Te en eV; rayon du plasma = 5 cm) observee par Hinnov et Bishop pour des densites voisines de 10{sup 13} cm{sup -3}. (author) [Spanish] Diversos trabajos teoricos sugieren que los indices de perdida de plasma anormalmente elevados (bombeo) pueden deberse a corrientes de calentamiento ohmico. Experimentos anteriores, sin embargo, pusieron de manifiesto que el bombeo persiste aun cuando las corrientes (normalmente requeridas para impedir el enfriamiento y la recombinacion) sean muy inferiores a los valores cn'ticos correspondientes a inestabilidades ondulatorias de los iones, (un experimento que parecfa apoyar la hipotesis ondulatoria de los iones, admite otra interpretacion posible). La presente memoria describe experimentos realizados con el Stellarator C, extendiendo las mediciones hasta corrientes de calentamiento ohmico nulas. Los experimentos se realizaron con bajas presiones iniciales de hidrogeno (2 a 3 x 10{sup -6} Torr) y temperaturas electronicas comprendidas entre 1 y 2 eV. El campo de confinamiento fue por lo general de 12,3 kG; algunas mediciones se hicieron igualmente a 35 kG. Mediante devanados helicoidales de Script-Small-L =-2 y Script-Small-L = 3 se obtuvo una transformada rotacional igual a 0,75 {pi}. En estos experimentos a baja densidad y baja temperatura existe en el Stellarator C un fndice anomalo de perdida para cuatro condiciones de trabajo: 1) calentamiento ohmico, 2) calentamiento por resonancia ciclotronica de los electrones, 3) calentamiento resistivo por microondas, y 4) ausencia de calentamiento. Los autores estiman que ni una- corriente axial de reducida intensidad, ni variaciones de densidad en el intervalo 5 x 10{sup 9} Less-Than-Or-Equal-To n{sub e} Less-Than-Or-Equal-To 2 x 10{sup 11} cm{sup -3} parecen influir sobre la constante de tiempo de transporte correspondiente a la perdida de plasma a traves del campo magnetico de confinamiento. El fndice de perdidas no puede atribuirse a una falta de equilibrio vinculada a una resistividad finita. El tiempo global de decrecimiento del plasma concuerda con la relacion {tau}{sub p} = 0,9 B/T{sub e} ms (B en kG, T{sub e} en eV, radio del plasma = 5 cm), observada por Hinnov y Bishop para densidades proximas a 10{sup 13} cm{sup -3}. (author) [Russian] Teorija predpolagaet, chto anomal'no vysokie skorosti poteri plazmy (otkachka) mogut imet' mesto iz-za omicheskih tokov nagreva. Odnako ranee provedennye jeksperimenty pokazali, chto otkachka sushhestvuet dazhe togda, kogda toki (normal'no neobhodimye dlja predotvrashhenija ohlazhdenija i rekombinacii) namnogo nizhe kriticheskih znachenij dlja vozbuzhdenija ionnyh voln. Odin jeksperiment, kotoryj, kazalos', podtverzhdaet gipotezu ionnyh volnovyh kolebanij, dopuskaet al'ternativnoe tolkovanie. Nastojashhij doklad posvjashhen jeksperimentam na ''stellaratore S'', v kotoryh provedeny izmerenija pri blizkih k nulju omicheskih tokah nagreva. Oni provodilis' pri nizkih nachal'nyh davlenijah (2-3 x 10{sup -6} tor) vodoroda i temperaturah jelektronov 1-2 jev. Uderzhivajushhee pole ravnjalos' obychno 12,3 kg; nebol'shoe kolichestvo izmerenij provodilos' pri 35 kg. Vrashhatel'noe preobrazovanie, ravnoe 0,75 {pi} bylo osushhestvleno s pomoshh'ju spiral'nyh obmotok s Script-Small-L =2 i Script-Small-L = 3. V jetih jeksperimentah s nizkoj plotnost'ju i nizkoj temperaturoj v''stellaratore S''sushhestvuet anomal'naja skorost' poter' pri chetyreh uslovijah raboty: 1) omicheskij nagrev, 2) nagrev za schet jelektronnogo ciklotronnogo rezonansa, 3) mikrovolnovyj omicheskij nagrev i 4) bez nagreva. My prihodim k vyvodu, chto ni nalichie aksial'nogo toka maloj velichiny, ni izmenenie plotnosti v predelah 5 x 10{sup 9} Less-Than-Or-Equal-To n{sub e} Less-Than-Or-Equal-To 2 x 10{sup 11} sm{sup -3} ne vlijajut, kak predstavljaetsja, na postojannuju vremeni poter' plazmy poperek uderzhivajushhego magnitnogo polja. Skorost' poter' nel'zja otnesti za schet otsutstvija ravnovesija, svjazannogo s konechnoj provodimost'ju. Vremja polnogo ischeznovenija plazmy vychisljaetsja po formule t 0,9 v/T{sub e} msek (V v kg, T{sub e} v jev; radius plazmy = 5 sm), pravil'nost' kotoroj nabljudalas' Hinnovom i Bishopom pri plotnostjah okolo 10{sup 13} sm{sup -3}. (author)}
place = {IAEA}
year = {1966}
month = {Apr}
}
title = {Plasma Confinement in Low-Density C Stellarator Discharges; Confinement du Plasma dans des Decharges a Faible Densite dans le Stellarator C; УДЕРЖАНИЕ ПЛАЗМЫ В ''СТЕЛЛАРАТОРЕ С'' ПРИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ РАЗРЯДА; Confinamiento de Plasma en Descargas de Baja Densidad en el Stellarator C}
author = {Stodiek, W., Grove, D. J., and Kessler, J. O.}
abstractNote = {Theoretical work has suggested that anomalously high plasma loss rates (pumpout). may be due to ohmic heating currents. Previous experiments however showed that pumpout persists even when the currents (normally required to prevent cooling and recombination) are much below the critical values for ion wave instabilities. (One experiment, which seemed to support the ion wave hypothesis, admits of an alternative interpretation. ) The present paper reports experiments on the C stellarator which extend the measurements to zero ohmic heating currents. They were performed at low initial pressures (2 to 3 x 10{sup -6} Torr) of hydrogen and at electron temperatures of 1 to 2 eV. The confining field was usually 12.3 kG; a few measurements were made at 35 kG. A rotational transform of 0.75 {pi} was provided by Script-Small-L =2 and Script-Small-L =3 helical windings. In these low-density, low-temperature experiments an anomalous loss rate exists in the C stellarator for four operating conditions: (1) ohmic heating, (2) electron cyclotron resonance heating, (3) resistive microwave heating, and (4) no heating at all. We conclude that neither an axial current of small magnitude nor density variations in the range 5 x 10{sup 9}{<=}n{sub e} {<=} 2 x 10{sup 11} cm{sup -3} seem to affect the transport time constant for plasma loss across the magnetic confining field. The loss rate cannot be accounted for in terms of a lack of equilibrium associated with finite resistivity. The over-all plasma decay time is consistent with the relation {tau}{sub p} = 0.9 B/T{sub e} msec (B in kG, T{sub e} in eV; plasma radius = 5 cm) observed by Hinnov and Bishop at densities near 10{sup 13} cm{sup -3} [French] Des travaux theoriques ont donne a penser que des taux de perte de plasma anormalement eleves (pompage) pouvaient etre attribues aux courants de chauffage ohmique. Toutefois, des experiences anterieures ont montre que le pompage persiste meme lorsque les courants (qui sont normalement necessaires pour empecher le refroidissement et la recombinaison) sont tres inferieurs aux valeurs critiques, au-dela desquelles se produisent les instabilites d'ondes ioniques. (Une experience qui paraissait verifier l'hypothese des ondes ioniques a pu etre interpretee differemment.) Dans ce memoire, les auteurs decrivent des experiences dont l'objet etait de generaliser les mesures pour des courants de chauffage ohmique nuls et qui ont ete faites avec le stellarator C a de faibles pressions initiales (de 2 a 3 * 10{sup -6} Torr) d'hydrogene et a des temperatures electroniques comprises entre 1 et 2 eV. Le champ de confinement etait habituellement de 12,3 kG quelques mesures ont egalement ete faites a 35 kG. Une transformation rotationnelle de 0, 75 {pi} etait fournie par des enroulements helicoiedaux des types Script-Small-L =2 et Script-Small-L =3. Dans ces experiences faites l basse temperature et avec des densites faibles, il existe, dans le stellarator C, un taux de perte anormal pour quatre conditions de fonctionnement differentes: a) chauffage ohmique; b) chauffage par resonance cyclotronique des electronsj c) chauffage resistif par micro-ondes; d) pas de chauffage du tout. Les auteurs pensent que ni un courant axial de faible grandeur ni les variations de densite dans l'intervalle compris entre 5 * 10{sup 9} et 2 * 10{sup 11} cm{sup -3} n'affectent pas la constante de temps de transport pour une perte de plasma a travers le champ magnetique de confinement. Le taux de perte ne peut pas etre attribue a un manque d'equilibre lie a la resistivite finie. La duree globale de decroissance du plasma est compatible avec la relation {tau}{sub p} = 0,9 B/T{sub e} ms (B en kG, Te en eV; rayon du plasma = 5 cm) observee par Hinnov et Bishop pour des densites voisines de 10{sup 13} cm{sup -3}. (author) [Spanish] Diversos trabajos teoricos sugieren que los indices de perdida de plasma anormalmente elevados (bombeo) pueden deberse a corrientes de calentamiento ohmico. Experimentos anteriores, sin embargo, pusieron de manifiesto que el bombeo persiste aun cuando las corrientes (normalmente requeridas para impedir el enfriamiento y la recombinacion) sean muy inferiores a los valores cn'ticos correspondientes a inestabilidades ondulatorias de los iones, (un experimento que parecfa apoyar la hipotesis ondulatoria de los iones, admite otra interpretacion posible). La presente memoria describe experimentos realizados con el Stellarator C, extendiendo las mediciones hasta corrientes de calentamiento ohmico nulas. Los experimentos se realizaron con bajas presiones iniciales de hidrogeno (2 a 3 x 10{sup -6} Torr) y temperaturas electronicas comprendidas entre 1 y 2 eV. El campo de confinamiento fue por lo general de 12,3 kG; algunas mediciones se hicieron igualmente a 35 kG. Mediante devanados helicoidales de Script-Small-L =-2 y Script-Small-L = 3 se obtuvo una transformada rotacional igual a 0,75 {pi}. En estos experimentos a baja densidad y baja temperatura existe en el Stellarator C un fndice anomalo de perdida para cuatro condiciones de trabajo: 1) calentamiento ohmico, 2) calentamiento por resonancia ciclotronica de los electrones, 3) calentamiento resistivo por microondas, y 4) ausencia de calentamiento. Los autores estiman que ni una- corriente axial de reducida intensidad, ni variaciones de densidad en el intervalo 5 x 10{sup 9} Less-Than-Or-Equal-To n{sub e} Less-Than-Or-Equal-To 2 x 10{sup 11} cm{sup -3} parecen influir sobre la constante de tiempo de transporte correspondiente a la perdida de plasma a traves del campo magnetico de confinamiento. El fndice de perdidas no puede atribuirse a una falta de equilibrio vinculada a una resistividad finita. El tiempo global de decrecimiento del plasma concuerda con la relacion {tau}{sub p} = 0,9 B/T{sub e} ms (B en kG, T{sub e} en eV, radio del plasma = 5 cm), observada por Hinnov y Bishop para densidades proximas a 10{sup 13} cm{sup -3}. (author) [Russian] Teorija predpolagaet, chto anomal'no vysokie skorosti poteri plazmy (otkachka) mogut imet' mesto iz-za omicheskih tokov nagreva. Odnako ranee provedennye jeksperimenty pokazali, chto otkachka sushhestvuet dazhe togda, kogda toki (normal'no neobhodimye dlja predotvrashhenija ohlazhdenija i rekombinacii) namnogo nizhe kriticheskih znachenij dlja vozbuzhdenija ionnyh voln. Odin jeksperiment, kotoryj, kazalos', podtverzhdaet gipotezu ionnyh volnovyh kolebanij, dopuskaet al'ternativnoe tolkovanie. Nastojashhij doklad posvjashhen jeksperimentam na ''stellaratore S'', v kotoryh provedeny izmerenija pri blizkih k nulju omicheskih tokah nagreva. Oni provodilis' pri nizkih nachal'nyh davlenijah (2-3 x 10{sup -6} tor) vodoroda i temperaturah jelektronov 1-2 jev. Uderzhivajushhee pole ravnjalos' obychno 12,3 kg; nebol'shoe kolichestvo izmerenij provodilos' pri 35 kg. Vrashhatel'noe preobrazovanie, ravnoe 0,75 {pi} bylo osushhestvleno s pomoshh'ju spiral'nyh obmotok s Script-Small-L =2 i Script-Small-L = 3. V jetih jeksperimentah s nizkoj plotnost'ju i nizkoj temperaturoj v''stellaratore S''sushhestvuet anomal'naja skorost' poter' pri chetyreh uslovijah raboty: 1) omicheskij nagrev, 2) nagrev za schet jelektronnogo ciklotronnogo rezonansa, 3) mikrovolnovyj omicheskij nagrev i 4) bez nagreva. My prihodim k vyvodu, chto ni nalichie aksial'nogo toka maloj velichiny, ni izmenenie plotnosti v predelah 5 x 10{sup 9} Less-Than-Or-Equal-To n{sub e} Less-Than-Or-Equal-To 2 x 10{sup 11} sm{sup -3} ne vlijajut, kak predstavljaetsja, na postojannuju vremeni poter' plazmy poperek uderzhivajushhego magnitnogo polja. Skorost' poter' nel'zja otnesti za schet otsutstvija ravnovesija, svjazannogo s konechnoj provodimost'ju. Vremja polnogo ischeznovenija plazmy vychisljaetsja po formule t 0,9 v/T{sub e} msek (V v kg, T{sub e} v jev; radius plazmy = 5 sm), pravil'nost' kotoroj nabljudalas' Hinnovom i Bishopom pri plotnostjah okolo 10{sup 13} sm{sup -3}. (author)}
place = {IAEA}
year = {1966}
month = {Apr}
}