Sawtooth stabilisation by fast ions is investigated in deuterium (D) and D-helium 3 (He3) plasmas of JET heated by deuterium Neutral Beam Injection combined in synergy with Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) applied on-axis at 3rd beam cyclotron harmonic. A very significant increase in the sawtooth period is observed, caused by the ICRH-acceleration of the beam ions born at 100 keV to the MeV energy range. Four representative sawteeth from four different discharges are compared with Porcelli's model. In two discharges, the sawtooth crash appears to be triggered by core-localized Toroidal Alfvén Eigenmodes inside the q = 1 surface (also called “tornado” modes) which expel the fast ions from within the q = 1 surface, over time scales comparable with the sawtooth period. Two other discharges did not exhibit fast ion-driven instabilities in the plasma core, and no degradation of fast ion confinement was found in both modelling and direct measurements of fast ion profile with the neutron camera. The developed sawtooth scenario without fast ion-driven instabilities in the plasma core is of high interest for the burning plasmas. Possible causes of the sawtooth crashes on JET are discussed.

1.
A. Y.
Aydemir
,
Phys. Fluids B
4
,
3469
(
1992
).
2.
M. N.
Bussac
,
R.
Pellat
,
D.
Edery
, and
J. L.
Soule
,
Phys. Rev. Lett.
35
,
1638
(
1975
).
3.
B. B.
Kadomtsev
,
Sov. J. Plasma. Phys.
1
,
389
(
1975
).
4.
F. L.
Waelbroeck
,
Phys. Fluids B
1
,
2372
(
1989
).
5.
L.
Zakharov
,
B.
Rogers
, and
S.
Migliuolo
,
Phys. Fluids B
5
,
2498
(
1993
).
6.
C.
Angioni
,
A.
Pochelon
,
N. N.
Gorelenkov
,
K. G.
McClements
,
O.
Sauter
,
R. V.
Budny
,
P. C.
de Vries
,
D. F.
Howell
,
M.
Mantsinen
,
M. F. F.
Nave
,
S. E.
Sharapov
, and Contributors to the
EFDA-JET Workprogramme
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
44
,
205
(
2002
).
7.
D.
Edery
,
X.
Garbet
,
J. P.
Roubin
, and
A.
Samain
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
34
,
1089
(
1992
).
8.
J. P.
Graves
,
Phys. Plasmas
12
,
090908
(
2005
).
9.
F.
Porcelli
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
33
,
1601
(
1991
).
10.
F.
Porcelli
,
R.
Stankiewicz
,
H. L.
Berk
, and
Y. Z.
Zhang
,
Phys. Fluids B
4
,
3017
(
1992
).
11.
F.
Porcelli
,
D.
Boucher
, and
M. N.
Rosenbluth
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
38
,
2163
(
1996
).
12.
R. B.
White
,
P. H.
Rutherford
,
P.
Colestock
, and
M. N.
Bussac
,
Phys. Rev. Lett.
60
,
2038
(
1988
).
13.
R. B.
White
,
M. N.
Bussac
, and
F.
Romanelli
,
Phys. Rev. Lett.
62
,
539
(
1989
).
14.
M.
Zabiego
,
X.
Garbet
,
A.
Becoulet
,
F.
Nguyen
, and
B.
Saoutic
,
Nucl. Fusion
34
,
1489
(
1994
).
15.
J. P.
Graves
,
I. T.
Chapman
,
S.
Coda
,
M.
Lennholm
,
M.
Albergante
, and
M.
Jucker
,
Nat. Commun.
3
,
624
(
2012
).
16.
T.
Gassner
,
K.
Schoepf
,
S. E.
Sharapov
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
C.
Hellesen
,
J.
Eriksson
, and
JET-EFDA Contributors
,
Phys. Plasmas
19
,
032115
(
2012
).
17.
G. F.
Matthews
,
M.
Beurskens
,
S.
Brezinsek
,
M.
Groth
,
E.
Joffrin
,
A.
Loving
,
M.
Kear
,
M.-L.
Mayoral
,
R.
Neu
,
P.
Prior
,
V.
Riccardo
,
F.
Rimini
,
M.
Rubel
,
G.
Sips
,
E.
Villedieu
,
P.
de Vries
,
M. L.
Watkins
, and
EFDA-JET Contributors
,
Phys. Scr.
T145
,
014001
(
2011
).
18.
L. L.
Lao
,
H. S.
John
,
R. D.
Stambaugh
,
A. G.
Kellman
, and
W.
Pfeiffer
,
Nucl. Fusion
25
,
1611
(
1985
).
19.
D. P.
O'Brien
,
L. L.
Lao
,
E. R.
Solano
,
M.
Garribba
,
T. S.
Taylor
,
J. G.
Cordey
, and
J. J.
Ellis
,
Nucl. Fusion
32
,
1351
(
1992
).
20.
M.
Brix
,
N. C.
Hawkes
,
A.
Boboc
,
V.
Drozdov
,
S. E.
Sharapov
, and
JET-EFDA Contributors
,
Rev. Sci. Instrum.
79
,
10F325
(
2008
).
21.
E.
de la Luna
,
J.
Sánchez
,
V.
Tribaldos
,
JET-EFDA Contributors
,
G.
Conway
,
W.
Suttrop
,
J.
Fessey
,
R.
Prentice
,
C.
Gowers
, and
J. M.
Chareau
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
3831
(
2004
).
22.
L.
Barrera
,
E.
de la Luna
,
L.
Figini
,
M. N. A.
Beurskens
,
M.
Brix
,
F.
Castejón
,
P. C.
de Vries
,
D.
Farina
,
M.
Kempenaars
,
P.
Lomas
,
J.
Mailloux
,
I.
Nunes
,
E. R.
Solano
, and
JET-EFDA Contributors
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
52
,
085010
(
2010
).
23.
A. B.
Mikhailovskii
,
G. T. A.
Huysmans
,
W. O. K.
Kerner
, and
S. E.
Sharapov
,
Plasma Phys. Rep.
23
,
844
(
1997
).
24.
S. D.
Pinches
,
L. C.
Appel
,
J.
Candy
,
S. E.
Sharapov
,
H. L.
Berk
,
D.
Borba
,
B. N.
Breizman
,
T. C.
Hender
,
K. I.
Hopcraft
,
G. T. A.
Huysmans
, and
W.
Kerner
,
Comput. Phys. Commun.
111
,
133
(
1998
).
25.
M.
Schneider
,
L.-G.
Eriksson
,
V.
Basiuk
, and
F.
Imbeaux
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
47
,
2087
(
2005
).
26.
M.
Schneider
,
L.-G.
Eriksson
,
I.
Jenkins
,
J.
Artaud
,
V.
Basiuk
,
F.
Imbeaux
,
T.
Oikawa
,
JET-EFDA Contributors
, and
ITM-TF Contributors
,
Nucl. Fusion
51
,
063019
(
2011
).
27.
L.-G.
Eriksson
,
T.
Hellsten
, and
U.
Willen
,
Nucl. Fusion
33
,
1037
(
1993
).
28.
T.
Johnson
,
A.
Salmi
,
G.
Steinbrecher
,
L.-G.
Eriksson
,
T.
Hellsten
,
L. J.
Höök
,
M.
Schneider
, and
ITM-TF Contributors
,
AIP Conf. Proc.
1406
,
373
(
2011
).
29.
J. P.
Graves
,
I. T.
Chapman
,
S.
Coda
,
T.
Johnson
,
M.
Lennholm
,
J. I.
Paley
,
O.
Sauter
, and
JET-EFDA Contributors
,
Fusion Sci. Technol.
59
,
539
(
2011
).
30.
T.
Hellsten
,
T.
Johnson
,
S.
Sharapov
,
V.
Kiptily
,
J.
Eriksson
,
M.
Mantsinen
,
M.
Schneider
,
F.
Rimini
,
M.
Tsalas
, and
JET Contributors
, in
Proceedings of the 21st Topical Conference on Radiofrequency Power in Plasmas, Lake Arrowhead, California, USA
(
2015
).
31.
G. T. A.
Huysmans
,
J. P.
Goedbloed
, and
W.
Kerner
,
Int. J. Modern Phys. C
02
,
371
(
1991
).
32.
C.
Hellesen
,
M.
Gatu Johnson
,
E.
Andersson Sundén
,
S.
Conroy
,
G.
Ericsson
,
J.
Eriksson
,
H.
Sjöstrand
,
M.
Weiszflog
,
T.
Johnson
,
G.
Gorini
,
M.
Nocente
,
M.
Tardocchi
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
, and
JET EFDA Contributors
,
Nucl. Fusion
53
,
113009
(
2013
).
33.
T. H.
Stix
,
Nucl. Fusion
15
,
737
(
1975
).
34.
M.
Gatu Johnson
,
L.
Giacomelli
,
A.
Hjalmarsson
,
J.
Källne
,
M.
Weiszflog
,
E.
Andersson Sundén
,
S.
Conroy
,
G.
Ericsson
,
C.
Hellesen
,
E.
Ronchi
,
H.
Sjöstrand
,
G.
Gorini
,
M.
Tardocchi
,
A.
Combo
,
N.
Cruz
,
J.
Sousa
, and
S.
Popovichev
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
591
,
417
(
2008
).
35.
C.
Hellesen
,
M.
Gatu Johnson
,
E.
Anderson Sundén
,
S.
Conroy
,
G.
Ericsson
,
E.
Ronchi
,
H.
Sjöstrand
,
M.
Weiszflog
,
G.
Gorini
,
M.
Tardocchi
,
T.
Johnson
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
, and
JET-EFDA Contributors
,
Nucl. Fusion
50
,
022001
(
2010
).
36.
C.
Hellesen
,
M.
Gatu Johnson
,
E.
Andersson Sundén
,
S.
Conroy
,
G.
Ericsson
,
J.
Eriksson
,
G.
Gorini
,
T.
Johnson
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
,
H.
Sjöstrand
,
M.
Nocente
,
M.
Tardocchi
,
M.
Weiszflog
, and
JET EFDA Contributors
,
Nucl. Fusion
50
,
084006
(
2010
).
37.
J.
Eriksson
,
C.
Hellesen
,
E.
Andersson Sundén
,
M.
Cecconello
,
S.
Conroy
,
G.
Ericsson
,
M.
Gatu Johnson
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
,
M.
Weiszflog
, and
JET EFDA Contributors
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
55
,
015008
(
2013
).
38.
J. M.
Adams
,
O. N.
Jarvis
,
G. J.
Sadler
,
D. B.
Syme
, and
N.
Watkins
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
329
,
277
(
1993
).
39.
M.
Saigusa
,
H.
Kimura
,
Y.
Kusama
,
G. J.
Kramer
,
T.
Ozeki
,
S.
Moriyama
,
T.
Oikawa
,
Y.
Neyatani
, and
T.
Kondoh
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
40
,
1647
(
1998
).
40.
G. J.
Kramer
,
S. E.
Sharapov
,
R.
Nazikian
,
N. N.
Gorelenkov
, and
R. V.
Budny
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
015001
(
2004
).
41.
H. L.
Berk
,
J. W.
Van Dam
,
D.
Borba
,
J.
Candy
,
G. T. A.
Huysmans
, and
S.
Sharapov
,
Phys. Plasmas
2
,
3401
(
1995
).
42.
G. Y.
Fu
,
Phys. Plasmas
2
,
1029
(
1995
).
43.
S.
Bernabei
,
M. G.
Bell
,
R. V.
Budny
,
E. D.
Fredrickson
,
N. N.
Gorelenkov
,
J. C.
Hosea
,
R.
Majeski
,
E.
Mazzucato
,
C. K.
Phillips
,
G.
Schilling
, and
J. R.
Wilson
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
1212
(
2000
).
44.
S.
Bernabei
,
R.
Budny
,
E.
Fredrickson
,
N.
Gorelenkov
,
J.
Hosea
,
C.
Phillips
,
R.
White
,
J.
Wilson
,
C.
Petty
,
R.
Pinsker
,
R.
Harvey
, and
A.
Smirnov
,
Nucl. Fusion
41
,
513
(
2001
).
45.
ITER Physics Expert Group on Energetic Particles, Heating and Current Drive and ITER Physics Basis Editors
,
Nucl. Fusion
39
,
2471
(
1999
).
46.
J. D. Huba
,
NRL Plasma Formulary
(
Naval Research Laboratory
,
2011
).
You do not currently have access to this content.