A heavy ion beam probe (HIBP) has been designed for the QUEST spherical tokamak to measure plasma turbulence and the profiles of electric potential profiles. Using a cesium ion beam with an energy of several 10 keV, the observable region covers most of the upper half of the plasma. Although the probe beam is deflected by the poloidal magnetic field produced by plasma current and poloidal coil currents, it can be detected under plasma current up to 150 kA by modifying the trajectories with two electrostatic sweepers. According to the numerical estimation of the intensity of the detected beam, sufficient signal intensity for measuring plasma turbulence can be obtained over almost the measurable area when the electron density is up to 1 × 1019 m−3, which is larger than the cut-off density of electron cyclotron heating in QUEST. The performance of the designed HIBP is sufficient to explore the mechanisms of heat and particle transport in magnetically confined plasmas, including the influence of plasma wall interactions, which is a goal of the QUEST project.

1.
D.
Reiter
,
G. H.
Wolf
, and
H.
Kever
,
Nucl. Fusion
30
,
2141
(
1990
).
2.
A.
Sakasai
,
H.
Takenaga
,
N.
Hosogane
,
S.
Sakurai
,
N.
Akino
,
H.
Kubo
,
S.
Higashijima
,
H.
Tamai
,
N.
Asakura
,
K.
Itami
, and
K.
Shimizu
,
J. Nucl. Mater.
266–269
,
312
(
1999
).
3.
A.
Kappatou
,
R. M.
McDermott
,
C.
Angioni
,
P.
Manas
,
T.
Pütterich
,
R.
Dux
,
E.
Viezzer
,
R. J. E.
Jaspers
,
R.
Fischer
,
M. G.
Dunne
,
M.
Cavedon
,
M.
Willensdorfer
, and
G.
Tardini
,
Nucl. Fusion
59
,
056014
(
2019
).
4.
K.
Ida
,
M.
Yoshinuma
,
M.
Osakabe
,
K.
Nagaoka
,
M.
Yokoyama
,
H.
Funaba
,
C.
Suzuki
,
T.
Ido
,
A.
Shimizu
,
I.
Murakami
 et al.,
Phys. Plasma
16
,
056111
(
2009
).
5.
M.
Yoshinuma
,
K.
Ida
,
M.
Yokoyama
,
M.
Osakabe
,
K.
Nagaoka
,
S.
Morita
,
M.
Goto
,
N.
Tamura
,
C.
Suzuki
,
S.
Yoshimura
 et al.,
Nucl. Fusion
49
,
062002
(
2009
).
6.
M.
Yokoyama
,
K.
Nagaoka
,
M.
Yoshinuma
,
Y.
Takeiri
,
K.
Ida
,
S.
Morita
,
O.
Kaneko
,
T.
Seki
,
H.
Kasahara
,
T.
Mutoh
 et al.,
Phys. Plasma
15
,
056111
(
2008
).
7.
K.
Nagaoka
,
H.
Takahashi
,
S.
Murakami
,
H.
Nakano
,
Y.
Takeiri
,
H.
Tsuchiya
,
M.
Osakabe
,
K.
Ida
,
M.
Yokoyama
,
M.
Yoshinuma
,
S.
Morita
,
M.
Goto
,
T.
Oishi
,
N.
Pablant
,
K.
Fujii
,
K.
Tanaka
,
N.
Tamura
,
Y.
Nakamura
,
X.
Du
,
T.
Ido
,
A.
Shimizu
,
S.
Kubo
,
H.
Igami
,
R.
Seki
,
C.
Suzuki
,
Y.
Suzuki
,
K.
Tsumori
,
K.
Ikeda
,
M.
Kisaki
,
Y.
Yoshimura
,
T.
Shimozuma
,
T.
Seki
,
K.
Saito
,
H.
Kasahara
,
S.
Kamio
,
T.
Mutoh
,
O.
Kaneko
,
H.
Yamada
, and
A.
Komori
,
Nucl. Fusion
55
,
113020
(
2015
).
8.
M.
Sakamoto
,
S.
Itoh
,
K.
Nakamura
,
H.
Zushi
,
K.
Hanada
,
E.
Jotaki
,
Y. D.
Pan
,
S.
Kawasaki
, and
H.
Nakashima
,
Nucl. Fusion
42
,
165
(
2002
).
9.
N.
Asakura
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
46
,
B335
(
2004
).
10.
K.
Hanada
,
K.
Sato
,
H.
Zushi
,
K.
Nakamura
,
M.
Sakamoto
,
H.
Idei
,
M.
Hasegawa
,
Y.
Takase
,
O.
Mitarai
,
T.
Maekawa
,
Y.
Kishimoto
,
M.
Ishiguro
,
T.
Yoshinaga
,
H.
Igami
,
N.
Nishino
,
H.
Honma
,
S.
Kawasaki
,
H.
Nakashima
,
A.
Higashijima
,
Y.
Higashizono
,
A.
Ando
,
N.
Asakura
,
A.
Ejiri
,
Y.
Hirooka
,
A.
Ishida
,
A.
Komori
,
M.
Matsukawa
,
O.
Motojima
,
Y.
Ogawa
,
N.
Ohno
,
Y.
Ono
,
M.
Peng
,
S.
Sudo
,
H.
Yamada
,
N.
Yoshida
, and
Z.
Yoshida
,
Plasma Fusion Res.
5
,
S1007
(
2010
).
11.
K.
Hanada
,
N.
Yoshida
,
T.
Honda
,
Z.
Wang
,
A.
Kuzmin
,
I.
Takagi
,
T.
Hirata
,
Y.
Oya
,
M.
Miyamoto
,
H.
Zushi
,
M.
Hasegawa
,
K.
Nakamura
,
A.
Fujisawa
,
H.
Idei
,
Y.
Nagashima
,
O.
Watanabe
,
T.
Onchi
,
K.
Kuroda
,
H.
Long
,
H.
Watanabe
,
K.
Tokunaga
,
A.
Higashijima
,
S.
Kawasaki
,
T.
Nagata
,
Y.
Takase
,
A.
Fukuyama
, and
O.
Mitarai
,
Nucl. Fusion
57
,
126061
(
2017
).
12.
M.
Hasegawa
,
K.
Nakamura
,
K.
Hanada
,
S.
Kawasaki
,
A.
Kuzmin
,
H.
Idei
,
K.
Tokunaga
,
Y.
Nagashima
,
T.
Onchi
,
K.
Kuroda
,
O.
Watanabe
,
A.
Higashijima
, and
T.
Nagata
,
Fusion Eng. Des.
129
,
202
(
2018
).
13.
F. C.
Jobes
and
R. L.
Hickok
,
Nucl. Fusion
10
,
195
(
1970
).
14.
T. P.
Crowley
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
22
,
291
(
1994
).
15.
A. V.
Melnikov
,
Electric Potential in Toroidal Plasmas
(
Springer
,
2019
).
16.
T. S.
Green
and
G. A.
Proca
,
Rev. Sci. Instrum.
41
,
1409
(
1970
).
17.
Y.
Hamada
,
A.
Nishizawa
,
Y.
Kawasumi
,
A.
Fujisawa
,
K.
Narihara
,
K.
Ida
,
A.
Ejiri
,
S.
Ohdachi
,
K.
Kawahata
,
K.
Toi
 et al.,
Nucl. Fusion
37
,
999
(
1997
).
18.
T.
Ido
,
Y.
Hamada
,
A.
Nishizawa
,
Y.
Kawasumi
,
Y.
Miura
, and
K.
Kamiya
,
Rev. Sci. Instrum.
70
,
955
(
1999
).
19.
Y.
Hamada
,
A.
Nishizawa
,
Y.
Kawasumi
,
K.
Narihara
,
K.
Sato
,
T.
Seki
,
K.
Toi
,
H.
Iguchi
,
A.
Fujisawa
,
K.
Adachi
,
A.
Ejiri
,
S.
Hidekuma
,
S.
Hirokura
,
K.
Ida
,
J.
Koong
,
K.
Kawahata
,
M.
Kojima
,
R.
Kumazawa
,
H.
Kuramoto
,
R.
Liang
,
H.
Sakakita
,
M.
Sasao
,
K. N.
Sato
,
T.
Tsuzuki
, and
J.
Xu
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
36
,
1743
(
1994
).
20.
J.
Lei
,
T. P.
Crowley
,
U.
Shah
,
P. M.
Schoch
,
K. A.
Connor
, and
J.
Schatz
,
Rev. Sci. Instrum.
70
,
967
(
1999
).
You do not currently have access to this content.