Neutral beam injection into reversed magnetic shear DIII-D and ASDEX Upgrade plasmas produces a variety of Alfvénic activity including toroidicity-induced Alfvén eigenmodes and reversed shear Alfvén eigenmodes (RSAEs). These modes are studied during the discharge current ramp phase when incomplete current penetration results in a high central safety factor and increased drive due to multiple higher order resonances. Scans of injected 80 keV neutral beam power on DIII-D showed a transition from classical to AE dominated fast ion transport and, as previously found, discharges with strong AE activity exhibit a deficit in neutron emission relative to classical predictions. By keeping beam power constant and delaying injection during the current ramp, AE activity was reduced or eliminated and a significant improvement in fast ion confinement observed. Similarly, experiments in ASDEX Upgrade using early 60 keV neutral beam injection drove multiple unstable RSAEs. Periods of strong RSAE activity are accompanied by a large (peak δSn/Sn60%) neutron deficit. Losses of beam ions modulated at AE frequencies were observed using large bandwidth energy and pitch resolving fast ion loss scintillator detectors and clearly identify their role in the process. Modeling of DIII-D loss measurements using guiding center following codes to track particles in the presence of ideal magnetohydrodynamic (MHD) calculated AE structures (validated by comparison to experiment) is able to reproduce the dominant energy, pitch, and temporal evolution of these losses. While loss of both co and counter current fast ions occurs, simulations show that the dominant loss mechanism observed is the mode induced transition of counter-passing fast ions to lost trapped orbits. Modeling also reproduces a coherent signature of AE induced losses and it was found that these coherent losses scale proportionally with the amplitude; an additional incoherent contribution scales quadratically with the mode amplitude.

1.
K. L.
Wong
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
41
,
R1
(
1999
).
2.
W. W.
Heidbrink
,
Phys. Plasmas
15
,
055501
(
2008
).
3.
N. N.
Gorelenkov
,
H. L.
Berk
,
R.
Budny
,
C. Z.
Cheng
,
G.-Y.
Fu
,
W. W.
Heidbrink
,
G. J.
Kramer
,
D.
Meade
, and
R.
Nazikian
,
Nucl. Fusion
43
,
594
(
2003
).
4.
W. W.
Heidbrink
,
M. A.
Van Zeeland
,
M. E.
Austin
,
K. H.
Burrell
,
N. N.
Gorelenkov
,
G. J.
Kramer
,
Y.
Luo
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
C.
Muscatello
,
R.
Nazikian
,
E.
Ruskov
,
W. M.
Solomon
,
R. B.
White
, and
Y.
Zhu
,
Nucl. Fusion
48
,
084001
(
2008
).
5.
M.
Garcia-Munoz
,
N.
Hicks
,
R.
van Voornveld
,
I. G. J.
Classen
,
R.
Bilato
,
V.
Bobkov
,
M.
Bruedgam
,
H.-U.
Fahrbach
,
V.
Igochine
,
S.
Jaemsae
,
M.
Maraschek
, and
K.
Sassenberg
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
185002
(
2010
).
6.
F.
Nabais
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
, and JET-EFDA Contributors,
Nucl. Fusion
50
,
084021
(
2010
).
7.
E. D.
Fredrickson
,
C. Z.
Cheng
,
D.
Darrow
,
G.
Fu
,
N. N.
Gorelenkov
,
G.
Kramer
,
S. S.
Medley
,
J.
Menard
,
L.
Roquemore
,
D.
Stutman
, and
R. B.
White
,
Phys. Plasmas
10
,
2852
(
2003
).
8.
W. W.
Duong
,
W. W.
Heidbrink
,
T. W.
Petrie
,
R.
Lee
,
R. A.
Moyer
, and
J. G.
Watkins
,
Nucl. Fusion
33
,
749
(
1993
).
9.
Y.
Kusama
,
H.
Kimura
,
T.
Ozeki
,
M.
Saigusa
,
G. J.
Kramer
,
T.
Oikawa
,
S.
Moriyama
,
M.
Nemoto
,
T.
Fujita
,
K.
Tobita
,
G. Y.
Fu
,
R.
Nazikian
, and
C. Z.
Cheng
,
Nucl. Fusion
38
,
1215
(
1998
).
10.
H. L.
Berk
,
D. N.
Borba
,
B. N.
Breizman
,
S. D.
Pinches
, and
S. E.
Sharapov
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
185002
(
2001
).
11.
M. A.
Van Zeeland
,
G. J.
Kramer
,
M. E.
Austin
,
R. L.
Boivin
,
W. W.
Heidbrink
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
R.
Nazikian
,
W. M.
Solomon
, and
G.
Wang
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
135001
(
2006
).
12.
M. A.
Van Zeeland
,
M. E.
Austin
,
N. N.
Gorelenkov
,
W. W.
Heidbrink
,
G. J.
Kramer
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
R.
Nazikian
,
E.
Ruskov
, and
A. D.
Turnbull
,
Phys. Plasmas
14
,
056102
(
2007
).
13.
M. A.
Van Zeeland
,
W. W.
Heidbrink
,
R.
Nazikian
,
M. E.
Austin
,
C. Z.
Cheng
,
M. S.
Chu
,
N. N.
Gorelenkov
,
C. T.
Holcomb
,
A. W.
Hyatt
,
G. J.
Kramer
,
J.
Lohr
,
G. R.
McKee
,
C. C.
Petty
,
R.
Prater
,
W. M.
Solomon
, and
D. A.
Spong
,
Nucl. Fusion
49
,
065003
(
2009
).
14.
M.
Garcia-Munoz
,
I. G. J.
Classen
,
B.
Geiger
,
W. W.
Heidbrink
,
M. A.
Van Zeeland
,
S.
Akaslompolo
,
R.
Bilato
,
V.
Bobkov
,
M.
Brambilla
,
G. D.
Conway
,
S.
da Graca
,
V.
Igochine
,
P.
Lauber
,
N.
Luhmann
,
M.
Maraschek
,
F.
Meo
,
H.
Park
,
M.
Schneller
,
G.
Tardini
, and the ASDEX Upgrade Team, “
Fast Ion Transport Induced by Alfven Eigenmodes in the ASDEX Upgrade Tokamak
,”
Nucl. Fusion
(submitted).
15.
M.
Garcia-Munoz
 et al., in
Proceedings of 23rd Fusion Energy Conference Daejon, Korea
(
IAEA
,
Vienna
,
2010
).
16.
R.
Nazikian
,
N. N.
Gorelenkov
,
B.
Alper
,
H. L.
Berk
,
D.
Borba
,
R. V.
Budny
,
G. Y.
Fu
,
W. W.
Heidbrink
,
G. J.
Kramer
,
M. A.
Makowski
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
,
W. M.
Solomon
,
E. J.
Strait
,
R. B.
White
, and
M. A.
Van Zeeland
,
Phys. Plasmas
15
,
056107
(
2008
).
17.
M. A.
Van Zeeland
,
M. E.
Austin
,
T. N.
Carlstrom
,
T.
Deterly
,
D. K.
Finkenthal
,
C. T.
Holcomb
,
R. J.
Jayakumar
,
G. J.
Kramer
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
R.
Nazikian
,
W. A.
Peebles
,
T. L.
Rhodes
,
W. M.
Solomon
, and
E. J.
Strait
,
Nucl. Fusion
46
,
S880
(
2006
).
18.
W. W.
Heidbrink
,
N. N.
Gorelenkov
,
Y.
Luo
,
M. A.
Van Zeeland
,
R. B.
White
,
M. E.
Austin
,
K. H.
Burrell
,
G. J.
Kramer
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
R.
Nazikian
, and
the DIII-D Team
,
Phys. Rev. Lett.
99
, 245002-1 (
2007
).
19.
G.
Vlad
,
S.
Briguglio
,
G.
Fogaccia
,
F.
Zonca
,
C.
Di Troia
,
W. W.
Heidbrink
,
M. A.
Van Zeeland
,
A.
Bierwage
, and
X.
Wang
,
Nucl. Fusion
49
,
075024
(
2009
).
20.
R. B.
White
,
N.
Gorelenkov
,
W. W.
Heidbrink
, and
M. A.
Van Zeeland
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
52
,
045012
(
2010
).
21.
R. B.
White
,
N.
Gorelenkov
,
W. W.
Heidbrink
, and
M. A.
Van Zeeland
,
Phys. Plasmas
17
,
056107
(
2010
).
22.
R. K.
Fisher
,
D. C.
Pace
,
M.
García-Muñoz
,
W. W.
Heidbrink
,
C. M.
Muscatello
,
M. A.
Van Zeeland
, and
Y. B.
Zhu
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
10D307
(
2010
).
23.
M.
Garcia-Munoz
,
H.-U.
Fahrbach
, and
H.
Zohm
,
Rev. Sci. Instrum.
80
,
053503
(
2009
).
24.
M. A.
Van Zeeland
,
G. J.
Kramer
,
R.
Nazikian
,
H. L.
Berk
,
T. N.
Carlstrom
, and
W. M.
Solomon
,
Plasma Phys. Control. Fusion
47
,
L31
(
2005
).
25.
TRANSP online documentation and instructions as well as Grid Monitor. http://w3.pppl.gov/transp/
26.
I. G. J.
Classen
,
J. E.
Boom
,
W.
Suttrop
,
E.
Schmid
,
B.
Tobias
,
C. W.
Domier
,
N. C.
Luhmann
, Jr.
,
A. J. H.
Donn
,
R. J. E.
Jaspers
,
P. C.
de Vries
,
H. K.
Park
,
T.
Munsat
,
M.
García-Muñoz
, and
P. A.
Schneider
,
Rev. Sci. Instrum.
81
, 10D929-1 (
2010
).
27.
B.
Geiger
,
M.
Garcia-Munoz
,
W. W.
Heidbrink
,
R. M.
McDermott
,
G.
Tardini
,
R.
Dux
,
R.
Fischer
,
V.
Igochine
, and the
ASDEX Upgrade Team
,
Plasma Phys. Control. Fusion
53
,
065010
(
2011
).
28.
D. C.
Pace
,
M.
García-Muñoz
,
W. W.
Heidbrink
,
C. M.
Muscatello
,
M. A.
Van Zeeland
, and
Y. B.
Zhu
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
10D305
(
2010
).
29.
D. C.
Pace
,
C. Z.
Cheng
,
R. K.
Fisher
,
M.
García-Muñoz
,
W. W.
Heidbrink
,
Z.
Lin
,
G. R.
McKee
,
M.
Murakami
,
C. M.
Muscatello
,
R.
Nazikian
,
J. M.
Park
,
C. C.
Petty
,
T. L.
Rhodes
,
G. M.
Staebler
,
M. A.
Van Zeeland
,
R. E.
Waltz
,
R. B.
White
,
J. H.
Yu
,
W.
Zhang
, and
Y. B.
Zhu
, in
Proceedings of 23rd Fusion Energy Conference, Daejeon, Korea
(
IAEA
,
Vienna
,
2010
).
30.
D. C.
Pace
,
R. K.
Fisher
,
M.
García-Muñoz
,
W. W.
Heidbrink
, and
M. A.
Van Zeeland
, “
Eigenmode Induced Beam Ion Losses Due to Alfvén Eigenmode Activity in the DIII-D Tokamak
,”
Plasma Phys. Controlled Fusion
(to be published).
31.
R.
Nazikian
,
G. Y.
Fu
,
M. E.
Austin
,
H. L.
Berk
,
R. V.
Budny
,
N. N.
Gorelenkov
,
W. W.
Heidbrink
,
C. T.
Holcomb
,
G. J.
Kramer
,
G. R.
McKee
,
M. A.
Makowski
,
W. M.
Solomon
,
M.
Shafer
,
E. J.
Strait
, and
M. A.
Van Zeeland
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
185001
(
2008
).
32.
N. N.
Gorlenkov
,
M. A.
Van Zeeland
,
H. L.
Berk
,
N. A.
Crocker
,
D.
Darrow
,
E.
Fredrickson
,
G.-Y.
Fu
,
W. W.
Heidbrink
,
J.
Menard
, and
R.
Nazikian
,
Phys. Plasmas
16
,
056107
(
2009
).
33.
R. B.
White
and
M. S.
Chance
,
Phys. Fluids
27
, (
1984
).
34.
C. Z.
Cheng
and
M. S.
Chance
,
J. Comput. Phys.
71
,
124
(
1987
).
36.
E. D.
Fredrickson
,
N. A.
Crocker
,
R. E.
Bell
,
D S.
Darrow
,
N. N.
Gorelenkov
,
G. J.
Kramer
,
S.
Kubota
,
F. M.
Levinton
,
D.
Liu
,
S. S.
Medley
,
M.
Podest
,
K.
Tritz
,
R. B.
White
, and
H.
Yuh
,
Phys. Plasmas
16
,
122505
(
2009
).
37.
M. E.
Austin
and
J.
Lohr
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
1457
(
2003
).
38.
B.
Tobias
,
C. W.
Domier
,
T.
Liang
,
X.
Kong
,
L.
Yu
,
G. S.
Yun
,
H. K.
Park
,
I. G. J
Classen
,
J. E.
Boom
,
A. J. H.
Donn
,
T.
Munsat
,
R.
Nazikian
,
M.
Van Zeeland
,
R. L.
Boivin
, and
N. C.
Luhmann
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
10D928
(
2010
).
39.
B.
Tobias
,
I. G. J.
Classen
,
C. W.
Domier
,
W. W.
Heidbrink
,
N. C.
Luhmann
, Jr.
,
R.
Nazikian
,
H. K.
Park
,
D. A.
Spong
, and
M. A.
Van Zeeland
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
075003
(
2011
).
40.
G.
McKee
,
R.
Ashley
,
R.
Durst
,
R.
Fonck
,
M.
Jakubowski
,
K.
Tritz
,
K.
Burrell
,
C.
Greenfield
, and
J.
Robinson
,
Rev. Sci. Instrum.
70
,
913
(
1999
).
41.
Y.
Todo
and
T.
Sato
,
Phys. Plasmas
5
,
1321
(
1998
).
42.
Y.
Todo
,
H. L.
Berk
, and
B. N.
Breizman
,
Phys. Plasmas
10
,
2888
(
2003
).
43.
S. J.
Zweben
,
R. V.
Budny
,
D. S.
Darrow
,
S. S.
Medley
,
R.
Nazikian
,
B. C.
Stratton
,
E. J.
Synakowski.
and G. Taylor for the TFTR Group,
Nucl. Fusion
40
,
91
(
2000
).
44.
S. J.
Zweben
,
D. S.
Darrow
,
H. W.
Herrmann
,
M. H.
Redi
,
J. F.
Schivell
, and
R. B.
White
,
Nucl. Fusion
35
,
1445
(
1995
).
45.
C. T.
Hsu
and
D. J.
Sigmar
,
Phys. Fluids B
4
,
1492
(
1992
).
46.
D. J.
Sigmar
,
C. T.
Hsu
,
R.
White
, and
C. Z.
Cheng
,
Phys. Fluids B
4
,
1506
(
1992
).
47.
G. J.
Kramer
 et al., in
Proceedings of 22nd Fusion Energy Conference, Geneva, Switzerland
(
IAEA
,
Vienna
,
2008
), CD-ROM le IT/P6-3
48.
G. J.
Kramer
, private communication (
2010
).
49.
J.
Pedersen
, Masters Thesis,
Niels Bohr Institute, Copenhage University
2004
.
You do not currently have access to this content.