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(OV/2-2) The National Spherical Torus Experiment (NSTX) Research Program and Progress Towards High Beta, Long Pulse Operating Scenarios

E.J. Synakowski1), M.G. Bell1), R.E. Bell1), T. Bigelow2), M. Bitter1), W. Blanchard1), J. Boedo3), C. Bourdelle4), C. Bush2), D.S. Darrow1), E.D. Fredrickson1), D.A. Gates1), M. Gilmore5), L.R. Grisham1), J.C. Hosea1), D.W. Johnson1), R. Kaita1), S.M. Kaye1), S. Kubota6), H.W. Kugel1), B.P. LeBlanc1), K. Lee7), R. Maingi2), J. Manickam1), R. Maqueda8), E. Mazzucato1), S.S. Medley1), J. Menard1), D. Mueller1), B.A. Nelson9), C. Neumeyer1), M. Ono1), F. Paoletti10, H.K. Park1), S.F. Paul1), Y.-K. M. Peng2), C.K. Phillips1), S. Ramakrishnan1), R. Raman9), A. Rosenberg1), P.M. Ryan2), S.A. Sabbagh10), C.H. Skinner1), V. Soukhanovskii1), T. Stevenson1), D. Stutman11), D.W. Swain2), G. Taylor1), A. Von Halle1), J. Wilgen2), M. Williams1), J.R. Wilson1), S.J. Zweben1), X. Xu12), R. Akers13), R.E. Barry2), P. Beiersdorfer12), J.M. Bialek10), B. Blagojevic11), P.T. Bonoli14), R. Budny1), M.D. Carter2), J. Chrzanowski1), W. Davis1), B. Deng7), E.J. Doyle15), L. Dudek1), P.C. Efthimion1), J. Egedal14), R. Ellis1), J.R. Ferron15), M. Finkenthal11), J. Foley1), E. Fredd1), A. Glasser8), T. Gibney1), R.J. Goldston1), R. Harvey16), R.E. Hatcher1), R.J. Hawryluk1), W. Heidbrink17), K.W. Hill1), W. Houlberg2), T.R. Jarboe9), S.C. Jardin1), H. Ji1), M. Kalish1), J. Lawrance18), L.L. Lao15), K.C. Lee7), F.M. Levinton19), N.C. Luhmann7), R. Majeski1), R. Marsala1), D. Mastravito1), T.K. Mau3), B. McCormack1), M.M. Menon2), O. Mitarai20), M. Nagata21), N. Nishino22), M. Okabayashi1), G. Oliaro1), D. Pacella23), R. Parsells1), T. Peebles6), B. Peneflor15), D. Piglowski15), R. Pinsker15), G.D. Porter12), A.K. Ram14), M. Redi1), M. Rensink12), G. Rewoldt1), J. Robinson1), P. Roney1), A.L. Roquemore1), M. Schaffer15), K. Shaing24), S. Shiraiwa25, P. Sichta1), D. Stotler1), B.C. Stratton1), Y. Takase25), X. Tang8), R. Vero1), W.R. Wampler26), G.A. Wurden8), X.Q. Xu12), J.G. Yang27), L. Zeng6), W. Zhu6)
1) Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton, New Jersey, USA
2) Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, USA
3) University of California, San Diego, California, USA
4) CEA Cadarache, France
5) University of New Mexico, Albuquerque, USA
6) University of California, Los Angeles, California, USA
7) University of California, Davis, California, USA
8) Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico, USA
9) University of Washington, Seattle, Washington, USA
10) Columbia University, New York, N.Y., USA
11) Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA
12) Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California, USA
13) Euratom-UKAEA Fusion Association, Abingdon, Oxfordshire, United Kingdom
14) Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA
15) General Atomics, San Diego, California, USA
16) Compx, Del Mar, California, USA
17) University of California, Irvine, California, USA
18) Princeton Scientific Instruments, Princeton, New Jersey, USA
19) Nova Photonics, Princeton, New Jersey, USA
20) Kyushu Tokai University, Kumamoto, Japan
21) Himeji Institute of Technology, Okayama, Japan
22) Hiroshima University, Hiroshima, Japan
23) ENEA, Frascati, Italy
24) University of Wisconsin, Madison, Wisconsin, USA
25) Tokyo University, Tokyo, Japan
26) Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico, USA
27) Korea Basic Science Institute, Taejon, Republic of Korea

Abstract.  A major research goal of the National Spherical Torus Experiment is establishing long-pulse, high beta, high confinement operation and its physics basis. Capabilities include neutral beam (up to 5 MW) and high harmonic fast wave (HHFW; up to 6 MW) heating, toroidal fields up to 4.5 kG (with 6 kG capability), and currents up to 1.5 MA. Plasmas with average toroidal beta near 30% have been obtained, challenging the no-wall stability limit. Studies have focused on the identification of beta limiting modes and the effectiveness of wall mode stabilization. With NBI, both L mode and H mode confinement exceeds scaling law predictions. Analysis reveals exceptionally low ion thermal and particle transport in L mode, and H modes exhibit substantial pressure profile broadening. HHFW effectively heats electrons, and its acceleration of fast beam ions has been observed. Results from current drive studies will be outlined. Toroidal currents up to 400 kA have been driven with coaxial helicity injection, and studies to assess flux closure and coupling to other current drive techniques will be discussed. Finally, the heat flux scaling studies relevant to extended pulse regimes will be summarized.

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IAEA 2003