- F. Romanelli
1 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Acknowledgments:
- L. Horton, D. Borba, G. Sips
and JET Task Force Leaders
Acknowledgments: L. Horton, D. Borba, G. Sips and JET Task Force - - PowerPoint PPT Presentation
Acknowledgments: L. Horton, D. Borba, G. Sips and JET Task Force Leaders F. Romanelli 1 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 DT integrated experiment Plasma scenarios ITER-like Plasma scenario in ITER wall compatibility
1 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Acknowledgments:
and JET Task Force Leaders
2 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Plasma scenarios in ITER configuration Plasma scenario compatibility ITER-like wall experiment DT integrated experiment
[J. Paméla, Fusion Eng. Des. 82 (2007) 590]
3 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Plasma scenarios in ITER configuration Plasma scenario compatibility ITER-like wall experiment DT integrated experiment
[J. Paméla, Fusion Eng. Des. 82 (2007) 590]
4 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
4 ¡
Upper ¡ Dump ¡ Plate ¡ Inner ¡ Wall ¡ Guard ¡ Limiters ¡ Mushrooms ¡ Saddle ¡coil ¡ protec:on ¡ Saddle ¡Coil ¡ Protec:ons ¡ Poloidal ¡ Limiters ¡ LH ¡+ ¡ICRH ¡ Protec:on ¡
Beryllium ¡
Normal ¡NBI ¡IW ¡ Cladding ¡ Magne:c ¡ covers ¡ B&C ¡ :les ¡
W-‑coated ¡CFC ¡
Divertor ¡
Re-‑ionisa:on ¡ Protec:ons ¡ Restraint ¡Ring ¡ Protec:ons ¡ Normal ¡NBI ¡Inner ¡ Wall ¡GL’s ¡ Inner ¡Wall ¡ Cladding ¡
Inconel+8µm ¡Be ¡ Bulk ¡W ¡
Bulk ¡W ¡
5 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
2009 2010 2011 2012 2013 2014 PNBI (MW)
ILW ¡shutdown ¡
ERFA ¡
2012 ¡shutdown ¡ NBI ¡water ¡ leak ¡
30 20 10
FEC 2010 FEC 2012 FEC 2014
Total power NBI Octant 4 NBI Octant 8
Max possible
CFC Be/W
Max possible Max possible
NB project targets Pref Pmax
New hardware of Neutral Beam enhancement performing according to design. Maximum power approaching target value
6 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
JET-‑CFC ¡(2009) ¡ JET-‑ILW ¡ ¡2014 ¡ Ip ¡ 4.5MA ¡ 4.0MA ¡ PNBI ¡ 23.2MW ¡ 28MW ¡ PICRH ¡ 8.7 ¡MW ¡(+ ¡ILA) ¡ 6 ¡MW ¡ NBI ¡input ¡ 185MJ ¡ 230MJ ¡ Pulse ¡rate* ¡ 18 ¡/day ¡ 17.5 ¡/day ¡
After 3 years of
like wall:
a similar level compared to the carbon wall.
input energy
*: Successful physics pulses
Main limitation: Surface temperature (Be and W), to avoid melt damage. Substantial increase in real-time protection systems (as required in ITER): Infra Red protection of PFC’s Closed-loop use of Massive Gas Injection for disruption mitigation Disruption avoidance and plasma termination scenarios
7 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
JET-‑CFC ¡(2009) ¡ JET-‑ILW ¡ ¡2014 ¡ Ip ¡ 4.5MA ¡ 4.0MA ¡ PNBI ¡ 23.2MW ¡ 28MW ¡ PICRH ¡ 8.7 ¡MW ¡(+ ¡ILA) ¡ 6 ¡MW ¡ NBI ¡input ¡ 185MJ ¡ 230MJ ¡ Pulse ¡rate* ¡ 18 ¡/day ¡ 17.5 ¡/day ¡
After 3 years of
like wall:
a similar level compared to the carbon wall.
input energy
*: Successful physics pulses
Main limitation: Surface temperature (Be and W), to avoid melt damage. Substantial increase in real-time protection systems (as required in ITER): Infra Red protection of PFC’s Closed-loop use of Massive Gas Injection for disruption mitigation Disruption avoidance and plasma termination scenarios
8 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
9 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
10 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
B
[G. Matthews EX/4-1 Wednesday,
A B C D
11 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
raise bulk lamella temperature to facilitate shallow melting by ~300 kJ ELMS q|| = 0.5 – 1.0 GW/m2
melting followed by resolidification.
associated with the
droplets but no impact
12 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Special lamella 5.5mm Special lamella 5.5mm Special lamella 5.5mm Special lamella 5.5mm
Low Field Side High Field Side
13 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Special lamella Low Field Side High Field Side
14 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Special lamella Low Field Side High Field Side
15 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Special lamella Low Field Side High Field Side
16 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Special lamella Low Field Side High Field Side
17 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Special lamella Low Field Side High Field Side
18 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Erosion: 150-300µm per pulse, 5-10µm per ELM (frequency 30Hz) Total volume moved: ~6mm3 High Field Side Low Field Side 5.5mm
19 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Erosion: 150-300µm per pulse, 5-10µm per ELM (frequency 30Hz) Total volume moved: ~6mm3 HFS 5.5mm
20 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
21 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
22 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
1 mm after seven pulses
[Bazylev TH/P3-40]
JxB
23 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
24 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
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limiter at low impact energies (<10 eV)
yield (JET-ILW) is lower than total C sputtering yield (JET-C)
analysis revealed a factor 4-5 smaller primary source
low energy particles in case of ILW!
SOL towards inner divertor
[S. Brezinsek, EX/P5-26]
25 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
26 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
ILW ¡
[K. Schmid, EX/P5-32, K. Heinola, PSI 2014]
27 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
ILW ¡
[K. Schmid, EX/P5-32, K. Heinola, PSI 2014]
28 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
29 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 Just before TQ: no RE Just after: TQ: 850 kA RE plateau
not normally produced with the
studied using massive Ar injection above some threshold value
using a second MGI as long as it comes before the thermal quench
suppression using high-Z MGI was found to be ineffective (Ar, Kr and Xe have been tried)
[C. Reux, EX/5-2 Thursday]
30 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
31 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 20 10 10 5 3.0 1.5 10 5 6 3 1.4 0.9 0.4 PNBI (MW) Gas dosing rate (1x1022/s) Line integrated density (1x1019 m-3) Central electron temperature (keV) Pulse 82122 8 12 16 20
fELM ~ 15 Hz
FEC 2012
by controlling ELM frequency through gas fuelling
Time (s) Be II
n/nGW = 0.80 Zeff = 1.4
H98y2
ITER reference
32 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 20 10 10 5 3.0 1.5 10 5 6 3 1.4 0.9 0.4 PNBI (MW) Gas dosing rate (1x1022/s) Line integrated density (1x1019 m-3) Central electron temperature (keV) 8 12 16 20 Time (s)
fELM ~ 15 Hz n/nGW = 0.80 Zeff = 1.4 n/nGW = 0.64 Zeff = 1.2 fELM ~ 40 Hz
Pulse 85290
FEC 2012
controlling ELM frequency through gas fuelling FEC 2014
maximum pumping
Pulse 82122 Be II
[E.Joffrin EX/P5-40]
H98y2 1.4 0.9
ITER reference
33 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 2012 data New data at q95~3
to ITER98 scaling Input power normalized to the threshold power for H-mode access
34 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
[M. Valisa EX/6-1 Thursday] [M. Goniche, EPS 2014,
!"
#$%&'()*
!+ !, !- !" +" , + !./ "./ " + , +
456 789:'(23* ;& !"+"(%<=* #& (>&?* @A0 BC8& %$:<89:$D) BC8& &:E& BC8& %$:<89:$D)
FG/,!+
35 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Power scan with JET ITER-like wall at constant: IP, B, Meff, ne, a, R, κ
IPB98(y,2) scaling experiment
[C. Challis, Ex/9-3 Friday]
ELMy H-mode with low level gas injection shows weaker confinement degradation with power than expected from the IPB98(y,2) scaling
heating power due to:
– Increase in core temperature consistent with transport modelling including fast ion effects [J. Garcia, TH/5-2 Thursday] – Increase in density peaking correlated with collisionality – Increase in pedestal pressure consistent with peeling- ballooning modelling [C. Maggi, EX/3-3 Wednesday]
36 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
Power scan with JET ITER-like wall at constant: IP, B, Meff, ne, a, R, κ
IPB98(y,2) scaling experiment
[C. Challis, Ex/9-3 Friday]
High δ experiments with C-wall atypical. Possible role of neutrals. [E.De la Luna, EX/P5-29]
ELMy H-mode with low level gas injection shows weaker confinement degradation with power than expected from the IPB98(y,2) scaling
heating power due to:
– Increase in core temperature consistent with transport modelling including fast ion effects [J. Garcia, TH/5-2 Thursday] – Increase in density peaking correlated with collisionality – Increase in pedestal pressure consistent with peeling- ballooning modelling [C. Maggi, EX/3-3 Wednesday]
37 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
38 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
~7s=26✕τE ¡ ¡ ¡ITER
1.0
1.8
0.85
1.6
developed with Ar or Ne for DT campaign
[C. Giroud, EX/P5-25]
39 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
~7s=26✕τE ¡ ¡ ¡ITER
1.0
1.8
0.85
1.6
developed with Ar or Ne for DT campaign
[C. Giroud, EX/P5-25]
40 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
41 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
moderate / high β at full current
require divertor sweeping – away from the position of maximum exhaust
frequency) to control W accumulation
[I. Nunes, EX/9-2 Friday]
42 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
moderate / high β at full current
require divertor sweeping – away from the position of maximum exhaust
frequency) to control W accumulation
[I. Nunes, EX/9-2 Friday]
W control
pacing (also DEMO-relevant [P. Lang, SOFT 2014])
43 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 4 2 30 15 10 5 15 7.5 3 1.5 10 5 Ip (MA) Gas dosing rate (1x1022/s) Line integrated density (1x1019 m-3) D-D neutron rate (1x1016/s) Stored energy (MJ) Pulse 87412 (baseline) 7 9 11 Time (s)
n/nGW = 0.72 Zeff = 1.3 n/nGW = 0.70 Zeff = 1.5-1.6
Pulse 86614 (hybrid) PNBI (MW) PICRH (MW)
– Hybrid: 2.5MA/2.9T (q95=3.7): Transient good confinement phase of ~1 s Limited by MHD and divertor compatibility (low gas fuelling rate). – Baseline: 3.5MA/3.3T (q95=3): Stationary plasmas. Limited by very high gas dosing rates (to minimise risk of disruption) and temperature limit on divertor.
44 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 Hybrid Baseline 2014 DT extrapolation 2014 DT extrapolation Ip (MA) 2.5 3.5 3.5 (4) 4.5 Bt (Tesla) 2.9 3.85 3.4 3.85 q95 3.8 3.65 2.9 2.9 PNBI (MW) 24 34 27 34 PICRH (MW) 4 5 4 5 Wdia (MJ) 7.5 12 8 12 Duration (s) 1 5 2-3 5 Limitation MHD TF I2t Tsurf of divertor TF I2t Pfus (MW) (7) 15* (4) 13** *: Extrapolated from JET-C data ** 8MW for H98=0.8
Projection do not include alpha power and isotope effect on confinement. Compatibility with divertor operation still to be achieved for long pulse operation.
45 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014 Hybrid Baseline 2014 DT extrapolation 2014 DT extrapolation Ip (MA) 2.5 3.5 3.5 (4) 4.5 Bt (Tesla) 2.9 3.85 3.4 3.85 q95 3.8 3.65 2.9 2.9 PNBI (MW) 24 34 27 34 PICRH (MW) 4 5 4 5 Wdia (MJ) 7.5 12 8 12 Duration (s) 1 5 2-3 5 Limitation MHD TF I2t Tsurf of divertor TF I2t Pfus (MW) (7) 15* (4) 13** *: Extrapolated from JET-C data ** 8MW for H98=0.8
Projection do not include alpha power and isotope effect on confinement. Compatibility with divertor operation still to be achieved for long pulse operation.
46 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
47 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
There are two possible scenarios for the future use of JET:
48 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
49 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
¡ DriXs ¡against ¡L-‑mode ¡Experiments ¡in ¡ASDEX ¡Upgrade ¡and ¡ JET ¡ I ¡Bolshakova ¡Experimental ¡EvaluaRon ¡of ¡Stable ¡Long-‑Term ¡ OperaRon ¡of ¡Semiconductor ¡MagneRc ¡Sensors ¡in ¡ITER-‑ Relevant ¡Environment ¡
W.A. ¡Cooper ¡Equilibrium ¡and ¡Fast ¡ParRcle ¡Confinement ¡in ¡3D ¡ tokamaks ¡with ¡toroidal ¡rotaRon ¡ ¡
Experiments ¡on ¡JET ¡with ¡the ¡ITER-‑like ¡Wall ¡
condiRoning ¡for ¡ITER ¡operaRon ¡
JET ¡with ¡ITER-‑Like ¡Wall ¡
detached ¡plasmas ¡in ¡the ¡JET ¡ITER-‑like ¡wall ¡configuraRon ¡ GMD ¡Hogeweij ¡InterpretaRon ¡of ¡W ¡evoluRon ¡in ¡JET ¡and ¡AUG ¡ and ¡implicaRons ¡for ¡ITER ¡ GTA ¡Huijsmans ¡Non-‑linear ¡MHD ¡SimulaRons ¡for ¡ITER ¡
with ¡local ¡gas ¡injecRon ¡ A ¡Jarvinen ¡Comparison ¡of ¡H-‑mode ¡plasmas ¡in ¡JET-‑ILW ¡and ¡JET-‑C ¡ with ¡and ¡without ¡impurity ¡seeding ¡
plasmas? ¡ A.B. ¡Kukushkin ¡TheoreRcal ¡Model ¡of ¡ITER ¡High ¡ResoluRon ¡H-‑alpha ¡ Spectroscopy ¡for ¡a ¡Strong ¡Divertor ¡Stray ¡Light ¡and ¡ValidaRon ¡ Against ¡JET-‑ILW ¡Experiments ¡
SimilariRes ¡and ¡Differences ¡
DisrupRons ¡during ¡Massive ¡Gas ¡InjecRon ¡and ¡ProjecRons ¡for ¡ ITER ¡
Carbon ¡and ¡ITER-‑Like ¡Wall ¡condiRons ¡ J.R. ¡MarRn-‑Solis ¡FormaRon ¡and ¡terminaRon ¡of ¡runaway ¡beams ¡in ¡ tokamak ¡disrupRons ¡and ¡implicaRons ¡for ¡ITER ¡
discharges ¡with ¡carbon ¡wall ¡
ILW ¡ A.C.C. ¡Sips ¡Progress ¡in ¡Preparing ¡Scenarios ¡for ¡ITER ¡OperaRon ¡
comparison ¡with ¡experimental ¡results ¡
CondiRoning ¡on ¡JET ¡
including ¡impurity: ¡effect ¡of ¡W ¡on ¡fusion ¡performance ¡in ¡H-‑ mode ¡and ¡hybrid ¡scenario ¡
50 FEC 2014 Saint Petersburg 13-18 October 2014
ITER baseline New data at q95~3