Skip to Main content Skip to Navigation
Journal articles

Efficient generation of energetic ions in multi-ion plasmas by radio-frequency heating

O. Kazakov 1 J. Ongena 1 E. Lerche 1 M. Mantsinen 2 D. Van eester 1 V. Kiptily 3 Y. Li M. Nocente 4 F. Nabais 5 M. Nave R. Bilato Ph. Jacquet 3 T. Johnson M. Lennholm T. Loarer 6 S. Sharapov 3 D. Valcarcel M. van Schoor H. Weisen 7 S. Marmar S. Baek H. Barnard P. Bonoli D. Brunner 8 J. Candy J. Canik M. Churchill I. Cziegler G. Dekow L. Delgado-Aparicio 9 A. Diallo 10 E. Edlund P. Ennever I. Faust C. Fiore Chi Gao T. Golfinopoulos M. Green S. Hartwig 11 C. Holland E. Hubbard W. Hughes I. Hutchinson J. Irby B. Labombard Yijun Jun B. Lipschultz 12 A. Loarte 13 R. Mumgaard R. Park 14 M. Porkolab M. Reinke E. Rice S. Scott S. Shiraiwa 15 P. Snyder B. Sorbom D. Terry J. Terry C. Theiler R. Vieira R. Walk M. Wallace A. White D. Whyte S. Wolfe M. Wright 16 J. Wright 17 S. Wukitch P. Xu S. Abduallev M. Abhangi P. Abreu M. Afzal M. Aggarwal T. Ahlgren J. Ahn L. Aho-Mantila 18 N. Aiba M. Airila 19 R. Albanese 20 V. Aldred D. Alegre E. Alessi P. Aleynikov A. Alfier A. Alkseev M. Allinson B. Alper 3 E. Alves 5 G. Ambrosino 21 R. Ambrosino L. Amicucci V. Amosov E. Sundén M. Angelone M. Anghel C. Angioni 22 L. Appel C. Appelbee P. Arena 23 M. Ariola 21 H. Arnichand S. Arshad A. Ash N. Ashikawa 24 V. Aslanyan 25 O. Asunta F. Auriemma Y. Austin L. Avotina M. Axton C. Ayres M. Bacharis A. Baciero D. Baião S. Bailey 26 A. Baker 27 I. Balboa 3 M. Balden N. Balshaw R. Bament W. Banks Y. Baranov M. Barnard D. Barnes 28 M. Barnes R. Barnsley 13 A. Wiechec L. Orte M. Baruzzo 29 V. Basiuk 6 M. Bassan R. Bastow A. Batista P. Batistoni R. Baughan B. Bauvir L. Baylor B. Bazylev 30 J. Béal S. Beaumont 31 M. Beckers B. Beckett 13 A. Bécoulet 6 N. Bekris M. Beldishevski K. Bell F. Belli M. Bellinger E. Belonohy 32 N. Ayed 33 A. Benterman H. Bergsåker J. Bernardo M. Bernert M. Berry L. Bertalot 13 C. Besliu M. Beurskens 3 B. Bieg J. Bielecki 34 T. Biewer M. Bigi P. Bílková F. Binda A. Bisoffi S. Bizarro C. Björkas J. Blackburn K. Blackman 35 R. Blackman P. Blanchard 36 P. Blatchford V. Bobkov 22 A. Boboc 37 G. Bodnár O. Bogar I. Bolshakova 38 T. Bolzonella N. Bonanomi F. Bonelli J. Boom 22 J. Booth D. Borba D. Borodin I. Borodkina 39 A. Botrugno C. Bottereau 6 P. Boulting C. Bourdelle 6 M. Bowden C. Bower C. Bowman T. Boyce C. Boyd J. Boyer M. Bradshaw V. Braic R. Bravanec B. Breizman S. Bremond D. Brennan S. Breton A. Brett S. Brezinsek 40 M. Bright M. Brix 3 W. Broeckx M. Brombin A. Brosławski D. Brown M. Brown 26 E. Bruno J. Bucalossi 6 J. Buch J. Buchanan M. Buckley 41 R. Budny H. Bufferand 6 M. Bulman N. Bulmer P. Bunting P. Buratti A. Burckhart A. Buscarino A. Busse K. Butler I. Bykov 42 J. Byrne 43 P. Cahyna 44 G. Calabrò 45 I. Calvo Y. Camenen 46 P. Camp D. Campling J. Cane B. Cannas A. Capel J. Card A. Cardinali P. Carman M. Carr 47 D. Carralero L. Carraro 48 B. Carvalho I. Carvalho P. Carvalho F. Casson 49 C. Castaldo N. Catarino J. Caumont F. Causa R. Cavazzana K. Cave-Ayland M. Cavinato M. Cecconello S. Ceccuzzi E. Cecil A. Cenedese 50 R. Cesario D. Challis M. Chandler 51 D. Chandra S. Chang A. Chankin I. Chapman S. Chapman M. Chernyshova 52 G. Chitarin G. Ciraolo 6 D. Ciric J. Citrin 53 F. Clairet 6 E. Clark M. Clark R. Clarkson D. Clatworthy C. Clements M. Cleverly J. Coad A. Coates 54 A. Cobalt V. Coccorese V. Cocilovo S. Coda R. Coelho W. Coenen I. Coffey 55 L. Colas 56 S. Collins 57 D. Conka S. Conroy N. Conway D. Coombs D. Cooper 58 S. Cooper C. Corradino Y. Corre 6 G. Corrigan 3 S. Cortes D. Coster 22 S. Couchman M. Cox 59 T. Craciunescu S. Cramp R. Craven F. Crisanti 60 G. Croci D. Croft K. Crombé 61 R. Crowe N. Cruz G. Cseh A. Cufar A. Cullen M. Curuia A. Czarnecka 52 H. Dabirikhah P. Dalgliesh S. Dalley J. Dankowski D. Darrow O. Davies W. Davis C. Day I. Day M. de Bock A. de Castro E. de la Cal E. Luna 62 G. Masi J. de Pablos G. de Temmerman 63 G. de Tommasi 64 P. de Vries 65 K. Deakin J. Deane F. Agostini 66 R. Dejarnac 67 E. Delabie 65 N. den Harder 53 R. Dendy 68 J. Denis 6 P. Denner S. Devaux 69 P. Devynck 70 F. Maio A. Siena 71 C. Troia P. Dinca 72 R. D’inca 22 B. Ding T. Dittmar 6 H. Doerk R. Doerner T. Donné S. Dorling S. Dormido-Canto S. Doswon D. Douai T. Doyle A. Drenik P. Drewelow 22 P. Drews Ph. Duckworth R. Dumont 6 P. Dumortier D. Dunai M. Dunne 22 I. Ďuran F. Durodié P. Dutta B. Duval R. Dux K. Dylst N. Dzysiuk V. Edappala J. Edmond M. Edwards J. Edwards Th. Eich A. Ekedahl 6 R. El-Jorf C. Elsmore M. Enachescu G. Ericsson F. Eriksson J. Eriksson 73 L. Eriksson B. Esposito S. Esquembri G. Esser D. Estève 6 B. Evans E. Evans G. Evison D. Ewart D. Fagan M. Faitsch D. Falie A. Fanni A. Fasoli M. Faustin N. Fawlk L. Fazendeiro N. Fedorczak 6 R. Felton 3 K. Fenton A. Fernades H. Fernandes J. Ferreira A. Fessey O. Février O. Ficker A. Field S. Fietz A. Figueiredo J. Figueiredo 74 A. Fil P. Finburg M. Firdaouss 6 U. Fischer L. Fittill M. Fitzgerald 75 D. Flammini J. Flanagan 3 C. Fleming K. Flinders N. Fonnesu M. Fontdecaba A. Formisano L. Forsythe L. Fortuna 76 E. Fortuna-Zalesna M. Fortune 77 S. Foster T. Franke T. Franklin M. Frasca L. Frassinetti 78 M. Freisinger R. Fresa D. Frigione V. Fuchs D. Fuller S. Futatani J. Fyvie K. Gál D. Galassi 79 K. Gałązka J. Galdon-Quiroga J. Gallagher 80 D. Gallart R. Galvão X. Gao Y. Gao 81 J. Garcia 82 A. Garcia-Carrasco M. García-Muñoz J. Gardarein 83 L. Garzotti 3 P. Gaudio E. Gauthier 6 F. Gear S. Gee B. Geiger 84 M. Gelfusa S. Gerasimov 3 G. Gervasini M. Gethins Z. Ghani M. Ghate M. Gherendi J. Giacalone 6 L. Giacomelli S. Gibson T. Giegerich C. Gil 6 L. Gil S. Gilligan D. Gin 85 E. Giovannozzi J. Girardo C. Giroud 3 G. Giruzzi 86 S. Glöggler J. Godwin J. Goff 87 P. Gohil V. Goloborod’ko R. Gomes B. Gonçalves M. Goniche 6 M. Goodliffe A. Goodyear 3 G. Gorini M. Gosk R. Goulding A. Goussarov R. Gowland B. Graham E. Graham J. Graves N. Grazier P. Grazier R. Green H. Greuner B. Grierson S. Griph C. Grisolia D. Grist M. Groth 19 R. Grove C. Grundy J. Grzonka D. Guard C. Guérard C. Guillemaut 6 R. Guirlet 88 C. Gurl H. Utoh J. Hackett S. Hacquin 6 A. Hagar R. Hager A. Hakola M. Halitovs S. Hall 89 S. Cook C. Hamlyn-Harris K. Hammond C. Harrington J. Harrison D. Harting 3 F. Hasenbeck Y. Hatano 90 R. Hatch V. Haupt J. Hawes C. Hawkes J. Hawkins P. Hawkins W. Haydon N. Hayter S. Hazel J. Heesterman K. Heinola C. Hellesen 91 T. Hellsten W. Helou 6 N. Hemming C. Hender M. Henderson S. Henderson R. Henriques D. Hepple G. Hermon P. Hertout 6
Abstract : We describe a new technique for the efficient generation of high-energy ions with electromagnetic ion cyclotron waves in multi-ion plasmas. The discussed ‘three-ion’ scenarios are especially suited for strong wave absorption by a very low number of resonant ions. To observe this effect, the plasma composition has to be properly adjusted, as prescribed by theory. We demonstrate the potential of the method on the world-largest plasma magnetic confinement device, JET (Joint European Torus, Culham, UK), and the high-magnetic-field tokamak Alcator C-Mod (Cambridge, USA). The obtained results demonstrate efficient acceleration of $^3$He ions to high energies in dedicated hydrogen–deuterium mixtures. Simultaneously, effective plasma heating is observed, as a result of the slowing-down of the fast $^3$He ions. The developed technique is not only limited to laboratory plasmas, but can also be applied to explain observations of energetic ions in space-plasma environments, in particular, $^3$He-rich solar flares.
Document type :
Journal articles
Complete list of metadatas

Cited literature [45 references]  Display  Hide  Download

https://hal-cea.archives-ouvertes.fr/cea-01898634
Contributor : Bruno Savelli <>
Submitted on : Tuesday, May 14, 2019 - 11:01:03 AM
Last modification on : Saturday, September 19, 2020 - 3:37:27 AM

File

4167.pdf
Publisher files allowed on an open archive

Identifiers

Citation

O. Kazakov, J. Ongena, E. Lerche, M. Mantsinen, D. Van eester, et al.. Efficient generation of energetic ions in multi-ion plasmas by radio-frequency heating. Nature Physics, Nature Publishing Group, 2017, 13 (10), pp.973-978. ⟨10.1038/NPHYS4167⟩. ⟨cea-01898634⟩

Share

Metrics

Record views

897

Files downloads

747