Alpha particles with energies on the order of megaelectronvolts will be the main source of plasma heating in future magnetic confinement fusion reactors. Instead of heating fuel ions, most of the energy of alpha particles is transferred to electrons in the plasma. Furthermore, alpha particles can also excite Alfvénic instabilities, which were previously considered to be detrimental to the performance of the fusion device. Here we report improved thermal ion confinement in the presence of megaelectronvolts ions and strong fast ion-driven Alfvénic instabilities in recent experiments on the Joint European Torus. Detailed transport analysis of these experiments reveals turbulence suppression through a complex multi-scale mechanism that generates large-scale zonal flows. This holds promise for more economical operation of fusion reactors with dominant alpha particle heating and ultimately cheaper fusion electricity.
Mazzi, S., Garcia, J., Zarzoso, D., Kazakov, Y., Ongena, J., Dreval, M., et al. (2022). Enhanced performance in fusion plasmas through turbulence suppression by megaelectronvolt ions. NATURE PHYSICS, 18(7), 776-782 [10.1038/s41567-022-01626-8].
Enhanced performance in fusion plasmas through turbulence suppression by megaelectronvolt ions
Mazzi S.; Garcia J.; Zarzoso D.; Kazakov Y. O.; Ongena J.; Dreval M.; Nocente M. ;Stancar Z.; Szepesi G.; Eriksson J.; Sahlberg A.; Benkadda S.; Abid N.; Abraham K.; Abreu P.; Adabonyan O.; Adrich P.; Afzal M.; Ahlgren T.; Aho-Mantila L.; Aiba N.; Airila M.; Akhtar M.; Albanese R.; Alderson-Martin M.; Alegre D.; Aleiferis S.; Aleksa A.; Alessi E.; Aleynikov P.; Algualcil J.; Ali M.; Allinson M.; Alper B.; Alves E.; Ambrosino G.; Ambrosino R.; Andersson Sunden E.; Andrew P.; Angelini B. M.; Angioni C.; Antoniou I.; Appel L. C.; Appelbee C.; Aria S.; Ariola M.; Artaserse G.; Arter W.; Artigues V.; Asakura N.; Ash A.; Ashikawa N.; Aslanyan V.; Astrain M.; Asztalos O.; Auld D.; Auriemma F.; Austin Y.; Avotina L.; Aymerich E.; Baciero A.; Bairaktaris F.; Balbin J.; Balbinot L.; Balboa I.; Balden M.; Balshaw C.; Balshaw N.; Bandaru V. K.; Banks J.; Baranov Y. 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A.; Huynh P.; Hynes A.; Imrie D.; Imrisek M.; Ingleby J.; Innocente P.; Insulander Bjork K.; Isernia N.; Ivanova-Stanik I.; Ivings E.; Jablonski S.; Jachmich S.; Jackson T.; Jacquet P.; Jarleblad H.; Jaulmes F.; Rodriguez J. J.; Jepu I.; Joffrin E.; Johnson R.; Johnson T.; Johnston J.; Jones C.; Jones G.; Jones L.; Jones N.; Jones T.; Joyce A.; Juarez R.; Juvonen M.; Kalnina P.; Kaltiaisenaho T.; Kaniewski J.; Kantor A.; Kappatou A.; Karhunen J.; Karkinsky D.; Kaufman M.; Kaveney G.; Kazakov Y. O.; Kazantzidis V.; Keeling D. L.; Kelly R.; Kempenaars M.; Kennedy C.; Kennedy D.; Kent J.; Khan K.; Kiefer C.; Kilpelainen J.; Kim C.; Kim H. -T.; Kim S. H.; King D. B.; King R.; Kinna D.; Kiptily V. G.; Kirjasuo A.; Kirov K. K.; Kirschner A.; Kiviniemi T.; Kizane G.; Klas M.; Klepper C.; Klix A.; Kneale G.; Knight M.; Knight P.; Knights R.; Knipe S.; Knolker M.; Knott S.; Kocan M.; Kochl F.; Kodeli I.; Kolesnichenko Y.; Kominis Y.; Kong M.; Korovin V.; Kos B.; Kos D.; Koslowski H. 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P.; Loughlin M.; Louka Z.; Lovell J.; Lowe T.; Lowry C.; Lubbad S.; Luce T.; Lucock R.; Luna C.; de la Luna E.; Lungaroni M.; Lungu C. P.; Lunt T.; Lutsenko V.; Lyons B.; Lyssoivan A.; Machielsen M.; Macusova E.; Maenpaa R.; Maggi C. F.; Maggiora R.; Magness M.; Mahesan S.; Maier H.; Mailloux J.; Maingi R.; Malinowski K.; Manas P.; Mantica P.; Mantsinen M. J.; Manyer J.; Manzanares A.; Maquet P.; Marceca G.; Marchetto C.; Marchuk O.; Mariani A.; Mariano G.; Marin M.; Marinelli M.; Markovic T.; Marocco D.; Marot L.; Marsden S.; Marsh J.; Marshall R.; Martellucci L.; Martin A.; Martin A. J.; Martone R.; Maruyama S.; Maslov M.; Masuzaki S.; Matejcik S.; Mattei M.; Matthews G. F.; Matveev D.; Matveeva E.; Mauriya A.; Maviglia F.; Mayer M.; Mayoral M. -L.; Mazzi S.; Mazzotta C.; McAdams R.; McCarthy P. J.; McClements K. G.; McClenaghan J.; McCullen P.; McDonald D. 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L.; Platt N.; Plyusnin V.; Podesta M.; Pokol G.; Poli F. M.; Pompilian O. G.; Popovichev S.; Poradzinski M.; Porfiri M. T.; Porkolab M.; Porosnicu C.; Porton M.; Poulipoulis G.; Predebon I.; Prestopino G.; Price C.; Price D.; Price M.; Primetzhofer D.; Prior P.; Provatas G.; Pucella G.; Puglia P.; Purahoo K.; Pusztai I.; Putignano O. ;Putterich T.; Quercia A.; Rachlew E.; Radulescu G.; Radulovic V.; Rainford M.; Raj P.; Ralph G.; Ramogida G.; Rasmussen D.; Rasmussen J. J.; Ratta G.; Ratynskaia S.; Rebai M. ;Refy D.; Reichle R.; Reinke M.; Reiser D.; Reux C.; Reynolds S.; Richiusa M. L.; Richyal S.; Rigamonti D.; Rimini F. G.; Risner J.; Riva M.; Rivero-Rodriguez J.; Roach C. M.; Robins R.; Robinson S.; Robson D.; Rodrigues P.; Rodriguez Ramos M.; Rodriguez-Fernandez P.; Romanelli F.; Romanelli M.; Romanelli S.; Romazanov J.; Rossi R.; Rowe S.; Rowlands D.; Rubel M.; Rubinacci G.; Rubino G.; Ruchko L.; Ruiz M.; Ruiz J. 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2022
Abstract
Alpha particles with energies on the order of megaelectronvolts will be the main source of plasma heating in future magnetic confinement fusion reactors. Instead of heating fuel ions, most of the energy of alpha particles is transferred to electrons in the plasma. Furthermore, alpha particles can also excite Alfvénic instabilities, which were previously considered to be detrimental to the performance of the fusion device. Here we report improved thermal ion confinement in the presence of megaelectronvolts ions and strong fast ion-driven Alfvénic instabilities in recent experiments on the Joint European Torus. Detailed transport analysis of these experiments reveals turbulence suppression through a complex multi-scale mechanism that generates large-scale zonal flows. This holds promise for more economical operation of fusion reactors with dominant alpha particle heating and ultimately cheaper fusion electricity.
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Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande. La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 598/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.