Tokamak start-up on present-day devices usually relies on inductively induced voltage from a central solenoid. In some cases, inductive startup is assisted with auxiliary power from electron cyclotron radio frequency heating. International Thermonuclear Experimental Reactor, the National Spherical Torus Experiment Upgrade and JT60, now under construction, will make use of the understanding gained from present-day devices to ensure successful start-up. Design of a spherical tokamak (ST) with DT capability for nuclear component testing would require an alternative to a central solenoid because the small central column in an ST has insufficient space to provide shielding for the insulators in the solenoid. Alternative start-up techniques such as induction using outer poloidal field coils, electron Bernstein wave start-up, coaxial helicity injection, and point source helicity injection have been used with success, but require demonstration of scaling to higher plasma current.

1.
2.
Y.-K.
Oh
,
W. C.
Kim
,
K. R.
Park
,
M. K.
Park
,
H. L.
Yang
,
Y. S.
Kim
,
Y.
Chu
,
Y. O.
Kim
,
J. G.
Bak
,
E. N.
Baang
,
S. W.
Yoon
,
S. H.
Hahn
,
H. J.
Lee
,
S. H.
Park
,
K. H.
Kim
,
J.
Hong
,
S. H.
Baek
,
M. K.
Kim
,
T. G.
Lee
,
S. I.
Lee
,
Y. S.
Bae
,
H.
Yonekawa
,
J. H.
Choi
,
I. S.
Hwang
,
Y. J.
Kim
,
K. W.
Cho
,
Y. M.
Park
,
J. Y.
Kim
,
J. H.
Lee
,
J. S.
Bak
,
M.
Kwon
,
G. S.
Lee
,
J. G.
Kwak
,
H. S.
Ahn
,
M. L.
Walker
,
D. A.
Humphreys
,
J. A.
Leuer
,
A.
Hyatt
,
G.
Jackson
,
D.
Mueller
, and
D. P.
Ivanov
,
Fusion Eng. Des.
84
,
344
(
2009
).
3.
P. H.
Rebut
,
R. J.
Bickerton
, and
B. E.
Keen
,
Nucl. Fusion
25
,
1011
(
1985
).
4.
G. F.
Matthews
,
P.
Coad
,
H.
Greuner
,
M.
Hill
,
T.
Hirai
,
J.
Likonen
,
H.
Maier
,
M.
Mayer
,
R.
Neu
,
V.
Philipps
,
R.
Pitts
, and
V.
Riccardo
,
J. Nucl. Mater.
390
,
934
(
2009
).
5.
J. E.
Menard
,
S.
Gerhardt
,
M.
Bell
,
J.
Bialek
,
A.
Brooks
,
J.
Canik
,
J.
Chrzanowski
,
M.
Denault
,
L.
Dudek
,
D. A.
Gates
,
N.
Gorelenkov
,
W.
Guttenfelder
,
R.
Hatcher
,
J.
Hosea
,
R.
Kaita
,
S.
Kaye
,
C.
Kessel
,
E.
Kolemen
,
H.
Kugel
,
R.
Maingi
,
M.
Mardenfeld
,
D.
Mueller
,
B.
Nelson
,
C.
Neumeyer
,
M.
Ono
,
E.
Perry
,
R.
Ramakrishnan
,
R.
Raman
,
Y.
Ren
,
S.
Sabbagh
,
M.
Smith
,
V.
Soukhanovskii
,
T.
Stevenson
,
R.
Strykowsky
,
D.
Stutman
,
G.
Taylor
,
P.
Titus
,
K.
Tresemer
,
K.
Tritz
,
M.
Viola
,
M.
Williams
,
R.
Woolley
,
H.
Yuh
,
H.
Zhang
,
Y.
Zhai
,
A.
Zolfaghari
, and NSTX Team,
Nucl. Fusion
52
,
083015
(
2012
).
6.
N.
Hosogane
, JT-60SA Design Team, and Japan-Europe Satellite Tokamak Working Group,
Fusion Sci. Technol.
52
,
375
(
2007
).
7.
M.
Shimada
,
D. J.
Campbell
,
V.
Mukhovatov
,
M.
Fujiwara
,
N.
Kirneva
,
K.
Lackner
,
M.
Nagami
,
V. D.
Pustovitov
,
N.
Uckan
,
J.
Wesley
,
N.
Asakura
,
A. E.
Costley
,
A. J. H.
Donné
,
E. J.
Doyle
,
A.
Fasoli
,
C.
Gormezano
,
Y.
Gribov
,
O.
Gruber
,
T. C.
Hender
,
W.
Houlberg
,
S.
Ide
,
Y.
Kamada
,
A.
Leonard
,
B.
Lipschultz
,
A.
Loarte
,
K.
Miyamoto
,
V.
Mukhovatov
,
T. H.
Osborne
,
A.
Polevoi
, and
A. C. C.
Sips
,
Nucl. Fusion
47
,
S1
(
2007
).
8.
M.
Ushigome
,
S.
Ide1
,
S.
Itoh
,
E.
Jotaki
,
O.
Mitarai
,
S.
Shiraiwa
,
T.
Suzuki
,
Y.
Takase
,
S.
Tanaka
,
T.
Fujita
,
P.
Gohil
,
Y.
Kamada1
,
L.
Lao
,
T.
Luce
,
Y.
Miura
,
O.
Naito
,
T.
Ozeki
,
P.
Politzer
,
Y.
Sakamoto
, and JT-60 Team,
Nucl. Fusion
46
,
207
(
2006
).
9.
J. A.
Leuer
,
G.
Cunningham
,
D.
Mueller
,
N. H.
Brooks
,
N. W.
Eidietis
,
D. A.
Humphreys
,
A. W.
Hyatt
,
G. L.
Jackson
,
J.
Lohr
,
P. A.
Politzer
,
R. I.
Pinsker
,
R.
Prater
,
P. L.
Taylor
,
M. L.
Walker
,
R. V.
Budny
,
D. A.
Gates
,
A.
Nagy
,
S.-H.
Hahn
,
Y.-K.
Oh
,
S.-W.
Yoon
,
J. H.
Yu
,
M.
Murakami
,
J. M.
Park
, and
A. C.
Sontag
,
Nucl. Fusion
51
,
063038
(
2011
).
10.
V. F.
Shevchenko1
,
M. R.
O'Brien1
,
D.
Taylor
et al,
Nucl. Fusion
50
,
022004
(
2010
).
11.
B. A.
Nelson
,
T. R.
Jarboe
,
A. K.
Martin
,
D. J.
Orvis
,
J.
Xie
,
C.
Zhang
, and
L.
Zhou
,
Phys. Plasmas
2
,
2337
(
1995
).
12.
N. W.
Eidietis
,
R. J.
Fonck
,
G. D.
Garstka
,
E. A.
Unterberg
, and
G. R.
Winz
,
J. Fusion Energy
26
,
43
(
2007
).
13.
M.
Gryzinski
,
Phys. Rev.
138
,
A305
, A322, A336 (
1965
).
14.
J. S.
Townsend
,
Electricity in Gases
(
Clarendon Press
,
Oxford
,
1915
).
15.
S. C.
Brown
,
Introduction to Electrical Discharges in Gases
(
John Wiley and Sons
,
1966
).
16.
M. A.
Lieberman
and
A. J.
Lichtenberg
,
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing
(
John Wiley & Sons Inc.
,
Hoboken, NJ
,
2005
).
17.
B.
Lloyd
,
G. L.
Jackson
,
T. S.
Taylor
,
E. A.
Lazarus
,
T. C.
Luce
, and
R.
Prater
,
Nucl. Fusion
31
,
2031
(
1991
).
19.
A.
Tanga
,
P. R.
Thomas
,
J. G.
Cordey
,
J. P.
Christiansen
,
S.
Ejima
,
A.
Kellman
,
E.
Lazzaro
,
P. J.
Lomas
,
P.
Morgan
,
F.
Nave
,
P.
Noll
, and
F. C.
Schuller
, in
Tokamak Start-up
, edited by
H.
Knoepfel
(
Plenum Press
,
NY
,
1985
).
20.
D. E.
Post
,
R. V.
Jensen
,
C. B.
Tarter
,
W. H.
Grasberger
, and
W. A.
Lokke
,
At. Data Nucl. Data Tables
20
,
397
(
1977
).
21.
A. E.
Pontau
and
D. H.
Morse
,
J. Nucl. Mater.
141–143
,
124
(
1986
).
22.
G. L.
Jackson
,
T. S.
Taylor
, and
P. L.
Taylor
,
Nucl. Fusion
30
,
2305
(
1990
).
23.
J.
Winter
,
H. G.
Esser
,
L.
Könen
,
V.
Philipps
,
H.
Reimer
,
J.
v. Seggern
,
J.
Schlüter
,
E.
Vietzke
,
F.
Waelbroeck
,
P.
Wienhold
,
T.
Banno
,
D.
Ringer
, and
S.
Vepřek
,
J. Nucl. Mater.
162–164
,
713
(
1989
).
24.
H. W.
Kugel
,
M. G.
Bell
,
J.-W.
Ahn
,
J. P.
Allain
,
R.
Bell
,
J.
Boedo
,
C.
Bush
,
D.
Gates
,
T.
Gray
,
S.
Kaye
,
R.
Kaita
,
B.
LeBlanc
,
R.
Maingi
,
R.
Majeski
,
D.
Mansfield
,
J.
Menard
,
D.
Mueller
,
M.
Ono
,
S.
Paul
,
R.
Raman
,
A. L.
Roquemore
,
P. W.
Ross
,
S.
Sabbagh
,
H.
Schneider
,
C. H.
Skinner
,
V.
Soukhanovskii
,
T.
Stevenson
,
J.
Timberlake
,
W. R.
Wampler
, and
L.
Zakharov
,
Phys. Plasmas
15
,
056118
(
2008
).
25.
R. L.
Neu
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
38
(
3
),
454
(
2010
).
26.
H.-T.
Kim
,
W.
Fundamenski
,
A. C. C.
Sips
, and EFDA-JET Contributors,
Nucl. Fusion
52
,
103016
(
2012
).
27.
P. C.
de Vries
et al, “
Comparison of plasma breakdown with a carbon and ITER-like wall
,”
Nucl. Fusion
(submitted);
P. C.
de Vries
,
P. J.
Lomas
,
F.
Maviglia
,
R.
Albanese
,
I.
Coffey
,
E.
Joffrin
,
M.
Lehnen
,
A.
Manzanares
,
M.
O'Mulane
,
I.
Nunes
,
G.
van Rooij
,
F. G.
Rimini
,
M. F.
Stamp
, and JET-EFDA Contributors, in 25th IAEA, SanDiego, EXD4-2,
2012
.
28.
B.
Lloyd
,
P. G.
Carolan
, and
C. D.
Warric
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
38
,
1627
(
1996
).
29.
G. L.
Jackson
,
J. S.
deGrassie
,
C. P.
Moeller
, and
R.
Prater
,
Nucl. Fusion
47
,
257
(
2007
).
30.
K.
Kajiwara
,
Y.
Ikeda
,
M.
Seki
,
S.
Moriyama
,
T.
Oikawa
,
T.
Fujii
, and JT-60 Team,
Nucl. Fusion
45
,
694
(
2005
).
31.
G. L.
Jackson
,
P. A.
Politzer
,
D. A.
Humphreys
,
T. A.
Casper
,
A. W.
Hyatt
,
J. A.
Leuer
,
J.
Lohr
,
T. C.
Luce
,
M. A.
Van Zeeland
, and
J. H.
Yu
,
Phys. Plasmas
17
,
056116
(
2010
).
32.
G. L.
Jackson
,
M. E.
Austin
,
J. S.
de Grassie
,
A. W.
Hyatt
,
J. M.
Lohr
,
T. C.
Luce
,
R.
Prater
, and
W. P.
West
,
Fusion Sci. Technol.
57
,
27
(
2010
).
33.
J. A.
Leuer
,
B. J.
Xiao
,
D. A.
Humphreys
,
M. L.
Walker
,
A. W.
Hyatt
,
G. L.
Jackson
,
D.
Mueller
,
B. G.
Penaflor
,
D. A.
Piglowski
,
R. D.
Johnson
,
A. S.
Welander
,
Q. P.
Yuan
,
H. Z.
Wang
,
J. R.
Luo
, and EAST Team,
Fusion Sci. Technol.
57
,
48
(
2010
).
34.
H.
Yonekawa
,
Y. O.
Kim
,
H. J.
Lee
,
S. W.
Yoon
,
S.
Hahn
,
K. S.
Lee
et al,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
19
,
1573
1576
(
2009
).
35.
J.
Kim
,
S. W.
Yoon
,
Y. M.
Jeon
,
J. A.
Leuer
,
N. W.
Eidietis
,
D.
Mueller
,
S.
Park
,
Y. U.
Nam
,
J.
Chung
,
K. D.
Lee
,
S. H.
Hahn
,
Y. S.
Bae
,
W. C.
Kim
,
Y. K.
Oh
,
H. L.
Yang
,
K. R.
Park
,
H. K.
Na
, and KSTAR Team,
Nucl. Fusion
51
,
083034
(
2011
).
36.
I. H.
Hutchinson
,
R.
Boivin
,
F.
Bombarda
,
P.
Bonoli
,
S.
Fairfax
,
C.
Fiore
,
J.
Goetz
,
S.
Golovato
,
R.
Granetz
,
M.
Greenwald
,
S.
Horne
,
A.
Hubbard
,
J.
Irby
,
B.
LaBombard
,
B.
Lipschultz
,
E.
Marmar
,
G.
McCracken
,
M.
Porkolab
,
J.
Rice
,
J.
Snipes
,
Y.
Takase
,
J.
Terry
,
S.
Wolfe
,
C.
Christensen
,
D.
Garnier
,
M.
Graf
,
T.
Hsu
,
T.
Luke
,
M.
May
,
A.
Niemczewski
,
G.
Tinios
,
J.
Schachter
, and
J.
Urbahn
,
Phys. Plasmas
1
,
1511
(
1994
).
37.
J.
Wesson
,
R. D.
Gill
,
M.
Hugonet
,
J. A.
Snipes
,
D. J.
Ward
,
D. V.
Bartlett
,
D. J.
Campbell
,
P. A.
Duperrex
,
A. W.
Edwards
,
R. S.
Granetz
,
N. A. O.
Gottardi
,
T. C.
Hender
,
E.
Lazzaro
,
P. J.
Lomas
,
N.
Lopes Cardozo
,
K. F.
Mast
,
M. F. F.
Nave
,
N. A.
Salmon
,
P.
Smeulders
,
P. R.
Thomas
,
B. J. D.
Tubbing
,
M. F.
Turner
, and
A.
Weller
,
Nucl. Fusion
29
,
641
(
1989
).
38.
G.
Jackson
,
T. A.
Casper
,
T. C.
Luce
,
D. A.
Humphreys
,
J. R.
Ferron
,
A. W.
Hyatt
,
E. A.
Lazarus
,
R. A.
Moyer
,
T. W.
Petrie
,
D. L.
Rudakov
, and
W. P.
West
,
Nucl. Fusion
48
,
125002
(
2008
).
39.
D. A.
Gates
,
C.
Jun
,
I.
Zatz
, and
A.
Zolfaghari
,
Fusion Eng. Des.
86
,
41
(
2011
).
40.
W.
Choe
,
J.
Kim
, and
M.
Ono
,
Nucl. Fusion
45
,
1463
(
2005
).
41.
F.
Jobes
,
J.
Stevens
,
R.
Bell
,
S.
Bernabei
,
A.
Cavallo
,
T. K.
Chu
,
S.
Cohen
,
B.
Denne
,
P.
Efthimion
,
E.
Hinnov
,
W.
Hooke
,
J.
Hosea
,
E.
Mazzucato
,
R.
McWilliams
,
R.
Motley
,
S.
Suckewer
,
G.
Taylor
,
J.
Timberlake
,
S.
von Goeler
, and
R.
Wilson
,
Phys. Rev. Lett.
52
(
12
),
1005
(
1984
);
C. F. F.
Karney
,
N. J.
Fisch
, and
F. C.
Jobes
,
Phys. Rev. A
32
,
2554
2556
(
1985
);
N. J.
Fisch
,
Rev. Mod. Phys.
59
,
175
234
(
1987
).
42.
G. L.
Jackson
,
D. A.
Humphreys
,
A. W.
Hyatt
,
J. M.
Lohr
,
T. C.
Luce
, and
J. H.
Yu
,
Nucl. Fusion
51
,
083015
(
2011
).
43.
A.
Ejiri
,
Y.
Takase
,
H.
Kasaharaet
,
T.
Yamada
,
K.
Hanada
,
K. N.
Sato
,
H.
Zushi
,
K.
Nakamura
,
M.
Sakamoto
,
H.
Idei
,
M.
Hasegawa
,
A.
Iyomasa
,
N.
Imamura
,
K.
Esaki
,
M.
Kitaguchi
,
K.
Sasaki
,
H.
Hoshika
,
O.
Mitarai
, and
N.
Nishino
,
Nucl. Fusion
46
,
709
(
2006
).
44.
T.
Yoshinaga
,
M.
Uchida
,
H.
Tanaka
, and
T.
Maekawa
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
125005
(
2006
).
45.
A.
Montes
and
G. O.
Ludwig
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
28
,
1765
(
I986
).
46.
V.
Shevchenko
, in
EC-15 Joint Workshop, Yosemite, CA, USA
(
2008
).
47.
H. P.
Laqua
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
49
,
R1
(
2007
).
48.
D. J.
Battaglia
,
M. W.
Bongard
,
R. J.
Fonck
, and
A. J.
Redd
,
Nucl. Fusion
51
,
073029
(
2011
).
49.
R.
Raman
,
T. R.
Jarboe
,
W. T.
Hamp
,
A. J.
Redd
,
B. A.
Nelson
,
R. G.
O'Neill
,
P. E.
Sieck
, and
R. J.
Smith
,
Phys. Plasmas
14
,
022504
(
2007
).
50.
R.
Raman
,
T. R.
Jarboe1
,
D.
Mueller
,
B. A.
Nelson
,
M. G.
Bell
,
R.
Bell
,
D.
Gates
,
S.
Gerhardt
,
J.
Hosea
,
R.
Kaita
,
H.
Kugel
,
B.
LeBlanc
,
R.
Maingi
,
R.
Maqueda
,
J.
Menard
,
M.
Nagata
,
M.
Ono
,
S.
Paul
,
L.
Roquemore
,
S.
Sabbagh
,
V.
Soukhanovskii
, and
G.
Taylor
,
Nucl. Fusion
49
,
065006
(
2009
).
51.
D. J.
Battaglia
,
M. W.
Bongard
,
R. J.
Fonck
,
A. J.
Redd
, and
A. C.
Sontag
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
225003
(
2009
).
52.
D. J.
Battaglia
,
J. Fusion Energy
28
,
140
(
2009
).
53.
T. R.
Jarboe
,
Fusion Technol.
15
,
7
(
1989
).
54.
B. A.
Nelson
,
T. R.
Jarboe
,
D.
Mueller
,
B. A.
Nelson
,
M. G.
Bell
,
M.
Ono
,
T.
Bigelow
,
R.
Kaita
,
B.
LeBlanc
,
R.
Maqueda
,
J.
Menard
,
S.
Paul
,
L.
Roquemore
, and NSTX Research Team,
Nucl. Fusion
51
,
063008
(
2011
).
55.
D.
Mueller
,
M. G.
Bell
,
R.
Bell
,
B. P.
Benoit
,
A. L.
Roquemore
,
R.
Raman
,
T. R.
Jarboe
,
B. A.
Nelson
,
S. A.
Sabbagh
, and
V.
Soukanovskii
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
38
,
371
(
2010
).
You do not currently have access to this content.