2D poloidal contour plots of plasma potential, plasma density, and their fluctuations have been measured in low density plasmas sustained by Electron Cyclotron Resonance Heating using a heavy ion beam probe (HIBP) system in the TJ-II stellarator. A HIBP has been used in the new energy scanning mode to obtain the measurements for a 2D poloidal cross section of the stellarator. The 2D map for the absolute plasma potential shows a local maximum in the plasma core as expected in low density plasma scenarios. Fluctuations in the HIBP secondary ion current, as a proxy of plasma density fluctuations, appear both in positive and negative density gradient regions, with a normalized level of density fluctuations higher in the negative density gradient region. The TJ-II innovative experimental setup developed using a dual HIBP diagnostic paves the way for model validation on core plasma potential asymmetries and particle transport and fluctuations under positive and negative density gradient scenarios.

1.
A. V.
Melnikov
,
2019 Electric Potential in Toroidal Plasmas
(
Springer Nature Switzerland AG
,
2019
), p.
240
.
2.
C.
Hidalgo
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
37
,
A53
(
1995
).
3.
C.
Hidalgo
,
J.
Talmadge
,
M.
Ramisch
, and
TJ-II, HXS, and TJ-K Teams
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
014051
(
2017
).
4.
J. M.
García-Regaña
,
C. D.
Beidler
,
R.
Kleiber
,
P.
Helander
,
A.
Mollén
,
J. A.
Alonso
,
M.
Landreman
,
H.
Maaßberg
,
H. M.
Smith
,
Y.
Turkin
 et al.,
Nucl. Fusion
57
,
056004
(
2017
).
5.
J. L.
Velasco
,
I.
Calvo
,
J. M.
García-Regaña
,
F. I.
Parra
,
S.
Satake
,
J. A.
Alonso
, and
LHD Team
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
60
,
074004
(
2018
).
6.
I.
Calvo
,
F. I.
Parra
,
J. L.
Velasco
,
J.
Arturo Alonso
, and
J. M.
García-Regaña
,
Nucl. Fusion
58
,
124005
(
2018
).
7.
T.
Estrada
,
E.
Sánchez
,
J. M.
García-Regaña
,
J. A.
Alonso
,
E.
Ascasíbar
,
I.
Calvo
,
A.
Cappa
,
D.
Carralero
,
C.
Hidalgo
, and
M.
Liniers
,
Nucl. Fusion
59
,
076021
(
2019
).
8.
M. A.
Pedrosa
,
J. A.
Alonso
,
J. M.
García-Regaña
,
C.
Hidalgo
,
J. L.
Velasco
,
I.
Calvo
,
R.
Kleiber
,
C.
Silva
, and
P.
Helander
,
Nucl. Fusion
55
,
052001
(
2015
).
9.
P.
Xanthopoulos
,
G.  G.
Plunk
,
A.
Zocco
, and
P.
Helander
,
Phys. Rev. X
6
,
021033
(
2016
).
10.
E.
Sánchez
,
T.
Estrada
,
J. L.
Velasco
,
I.
Calvo
,
A.
Cappa
,
A.
Alonso
, and
J. M.
Garcia-Regana
, in
27th IAEA Fusion Energy Conference
(FEC), EX/P1-11 (
2018
).
11.
Z.
Yan
,
G.  R.
McKee
,
R.
Fonck
,
P.
Gohil
,
R.  J.
Groebner
, and
T.  H.
Osborne
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
125002
(
2014
).
12.
S. J.
Zweben
,
J. A.
Boedo
,
O.
Grulke
,
C.
Hidalgo
,
B.
LaBombard
,
R. J.
Maqueda
,
P.
Scarin
, and
J. L.
Terry
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
49
,
S1
(
2007
).
13.
A.
Shimizu
,
T.
Ido
,
M.
Nishiura
,
S.
Kato
,
K.
Ogawa
,
H.
Takahashi
,
H.
Igami
,
Y.
Yoshimura
,
S.
Kubo
, and
T.
Shimozuma
,
Rev. Sci. Instrum.
87
,
11E731
(
2016
).
14.
M.
Valovic
,
K.
Axon
,
L.
Garzotti
,
S.
Saarelma
,
A.
Thyagaraja
,
R.
Akers
,
C.
Gurl
,
A.
Kirk
,
B.
Lloyd
,
G. P.
Maddison
 et al.,
Nucl. Fusion
48
,
075006
(
2008
).
15.
P.
Vincenzi
,
F.
Koechl
,
L.
Garzotti
,
D. B.
King
,
E.
Tindale
,
T.
Bolzonella
,
P. T.
Lang
,
B.
Pegourié
,
M.
Romanelli
, and
R.
Wenninger
,
Nucl. Fusion
55
,
113028
(
2015
).
16.
K.
McCarthy
,
N.
Panadero
,
S. K.
Combs
,
N.
Tamura
,
E.
Ascasíbar
,
M.
Calvo
,
A.
Chmyga
,
T.
Estrada
,
J. M.
Fontdecaba
,
R.
García
 et al.,
Plasma Phys. Controlled Fusion
61
,
014013
(
2019
).
17.
A.
Dinklage
,
R.
Sakamoto
,
M.
Yokoyama
,
K.
Ida
,
J.
Baldzuhn
,
C. D.
Beidler
,
S.
Cats
,
K. J.
Mc Carthy
,
J.
Geiger
,
M.
Kobayashi
 et al.,
Nucl. Fusion
57
,
066016
(
2017
).
18.
L.
Garzotti
,
J.
Figueiredo
,
C. M.
Roach
,
M.
Valovič
,
D.
Dickinson
,
G.
Naylor
,
M.
Romanelli
,
R.
Scannell
,
G.
Szepesi
 et al.,
Plasma Phys. Controlled Fusion
56
,
035004
(
2014
).
19.
C.
Angioni
,
M.
McDermott
,
E.
Fable
,
R.
Fischer
,
T.
Pütterich
,
F.
Ryter
,
G.
Tardini
, and
ASDEX Upgrade Team
,
Nucl. Fusion
57
,
116053
(
2017
).
20.
D.
Tegnered
,
M.
Oberparleiter
,
H.
Nordman
, and
P.
Strand
,
J. Phys.
775
,
012014
(
2016
).
21.
F.
Castejón
,
D.
Alegre
,
A.
Alonso
,
J.
Alonso
,
E.
Ascasíbar
,
A.
Baciero
,
A.
de Bustos
,
D.
Baiao
,
J. M.
Barcala
,
E.
Blanco
 et al.,
Nucl. Fusion
57
,
102022
(
2017
).
22.
I. S.
Bondarenko
,
A. A.
Chmuga
,
N. B.
Dreval
,
S. M.
Khrebtov
,
A. D.
Komarov
,
A. S.
Kozachok
, and
L. I.
Krupnik
,
Rev. Sci. Instrum.
72
,
583
(
2001
).
23.
A. V.
Melnikov
,
L. I.
Krupnik
,
E.
Ascasibar
,
A.
Cappa
,
A. A.
Chmyga
,
G. N.
Deshko
,
M. A.
Drabinskij
,
L. G.
Eliseev
,
C.
Hidalgo
,
P. O.
Khabanov
 et al.,
Plasma Phys. Controlled Fusion
60
,
084008
(
2018
).
24.
A. V.
Melnikov
,
L. G.
Eliseev
,
S. E.
Lysenko
,
M. V.
Ufimtsev
,
V. N.
Zenin
 et al.,
Nucl. Fusion
57
,
072004
(
2017
).
25.
A. V.
Melnikov
,
L. G.
Eliseev
,
R.
Jiménez-Gómez
,
E.
Ascasibar
,
C.
Hidalgo
,
A. A.
Chmyga
,
A. D.
Komarov
,
A. S.
Kozachok
,
I. A.
Krasilnikov
,
S. M.
Khrebtov
 et al.,
Fusion Eng. Des.
96-97
,
724
(
2015
).
26.
A. V.
Melnikov
,
K. S.
Dyabilin
,
L. G.
Eliseev
,
S. E.
Lysenko
, and
Yu. N.
Dnestrovskij
,
Probl. At. Sci. Technol. Ser. Thermonucl. Fusion.
54
,
54
73
(
2011
) (in Russian), available at http://vant.iterru.ru/vant_2011_3/4.pdf.
27.
J. L.
Velasco
,
J. A.
Alonso
,
I.
Calvo
, and
J.
Arevalo
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
135003
(
2012
).
28.
C.
Gutierrez-Tapia
,
J. J.
Martinell
,
D.
López-Bruna
,
A. V.
Melnikov
,
L.
Eliseev
,
C.
Rodríguez
,
M. A.
Ochando
,
F.
Castejón
,
J.
García
,
B. P.
van Milligen
 et al.,
Plasma Phys. Controlled Fusion
57
,
115004
(
2015
).
29.
A. V.
Melnikov
,
C.
Hidalgo
,
L. G.
Eliseev
,
E.
Ascasibar
,
A. A.
Chmyga
,
K. S.
Dyabilin
,
I. A.
Krasilnikov
,
V. A.
Krupin
,
L. I.
Krupnik
,
S. M.
Khrebtov
 et al.,
Nucl. Fusion
51
,
083043
(
2011
).
30.
A. V.
Melnikov
,
C.
Hidalgo
,
T.
Ido
,
A.
Shimzu
,
A.
Fujisawa
,
K. S.
Dyabilin
, and
S. E.
Lysenko
,
Plasma Fusion Res.
7
,
2402114
(
2012
).
31.
A.
Ouroua
,
T. P.
Crowley
,
K. A.
Connor
,
D. R.
Demers
,
A.
Fujisawa
,
R. L.
Hickok
,
P. E.
McLaren
, and
P. M.
Schoch
,
Fusion Eng. Des.
34-35
,
613
(
1997
).
32.
A. V.
Melnikov
,
L. G.
Eliseev
,
M. A.
Ochando
,
K.
Nagaoka
,
E.
Ascasibar
,
A.
Cappa
,
F.
Castejon
,
T.
Estrada
,
C.
Hidalgo
,
S. E.
Lysenko
 et al.,
Plasma Fusion Res.
6
,
2402030
(
2011
).
33.
Ph. O.
Khabanov
,
L. G.
Eliseev
,
A. V.
Melnikov
,
M. A.
Drabinskiy
,
C.
Hidalgo
,
N. K.
Kharchev
,
A. A.
Chmyga
,
A. S.
Kozachek
,
I.
Pastor
,
J. L.
de Pablos
 et al.,
J. Instrum.
14
,
C09033
(
2019
).
34.
E.
Sánchez
,
T.
Estrada
,
J. L.
Velasco
,
I.
Calvo
,
A.
Cappa
,
A.
Alonso
, and
J. M.
García-Regaña
,
Nucl. Fusion
59
,
076029
(
2019
).
35.
Z.
Qiu
,
L.
Chen
,
F.
Zonca
, and
W.
Chen
,
Nucl. Fusion
59
,
066031
(
2019
).
36.
R.
Gerrú
,
S.
Mulas
,
U.
Losada
,
F.
Castejón
,
B.
Liu
,
T.
Estrada
,
B. Ph.
van Milligen
, and
C.
Hidalgo
,
Nucl. Fusion
59
,
106054
(
2019
).
You do not currently have access to this content.