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Enhanced performance in fusion plasmas through turbulence suppression by megaelectronvolt ions

Nature Physics volume 18, pages 776–782 (2022)Cite this article

Subjects

Abstract

Alpha particles with energies on the order of megaelectronvolts will be the main source of plasma heating in future magnetic confinement fusion reactors. Instead of heating fuel ions, most of the energy of alpha particles is transferred to electrons in the plasma. Furthermore, alpha particles can also excite Alfvénic instabilities, which were previously considered to be detrimental to the performance of the fusion device. Here we report improved thermal ion confinement in the presence of megaelectronvolts ions and strong fast ion-driven Alfvénic instabilities in recent experiments on the Joint European Torus. Detailed transport analysis of these experiments reveals turbulence suppression through a complex multi-scale mechanism that generates large-scale zonal flows. This holds promise for more economical operation of fusion reactors with dominant alpha particle heating and ultimately cheaper fusion electricity.

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Fig. 1: Schematic view of the tokamak geometry.
Fig. 2: Improved thermal ion confinement in fusion plasmas with MeV ions and unstable TAEs.
Fig. 3: Thermal ion transport suppression in plasmas with MeV ions and fast-ion-driven modes.
Fig. 4: Evidence for the nonlinear generation of zonal structures.

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Data availability

The JET experimental data are stored in the Processed Pulse File system, which is a centralized data storage and retrieval system for data derived from raw measurements within the JET torus, and from other sources such as simulation programs. These data are fully available for EUROfusion Consortium members and can be accessed by non-members under request to EUROfusion. Numerical data that support the outcome of this study are available from the corresponding authors upon reasonable request.

Code availability

The research codes cited in the paper require prior detailed knowledge of the implemented physics models and are under continuous development. The corresponding authors can be contacted for any further information.

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Acknowledgements

We thank M. Baruzzo and F. Nave for the preparation and execution of JET experiments discussed in this paper; E. de la Luna for support in detailing the experimental diagnostics of JET; A. Ho for assistance in processing the experimental data; T. Görler for providing essential advice to ensure the correct numerical setup for the GENE modelling reported in this paper; Y. Camenen, X. Garbet and A. Bierwage for fruitful discussions about the gyrokinetic analyses; G. Giruzzi for valuable suggestions on the article strategy. The simulations were performed on the IRENE Joliot-Curie HPC system, in the framework of the PRACE projects IONFAST and AFIETC, led by J. Garcia, and on the CINECA Marconi HPC within the project GENE4EP, led by D. Zarzoso. This work has been carried out within the framework of the EUROfusion Consortium and has received funding from the Euratom research and training programme 2014-2018 and 2019-2020 under grant agreement no. 633053. The views and opinions express herein do not necessarily reflect those of the European Commission. Part of the work by Ye. O. Kazakov and J.Ongena was also carried out in the framework of projects done for the ITER Scientist Fellow Network (ISFN).

Author information

Author notes

  1. S. Mazzi

    Present address: Swiss Plasma Center, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland

Authors and Affiliations

  1. Aix-Marseille University, CNRS, PIIM, UMR 7345, Marseille, France

    S. Mazzi, D. Zarzoso, S. Benkadda, Y. Camenen, G. Giacometti, M. Koubiti, P. Manas, S. Mazzi, M. Muraglia, C. Pardanaud & D. Zarzoso

  2. IRFM, CEA, Saint Paul Lez Durance, France

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  13. University of Helsinki, Helsinki, Finland

    T. Ahlgren, J. Karhunen, A. Lahtinen, K. Nordlund, E. Safi, P. Sirén & L. Zakharov

  14. VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo, Finland

    L. Aho-Mantila, M. Airila, A. Hakola, T. Kaltiaisenaho, A. Kirjasuo, J. Leppänen, J. Likonen, A. Salmi & T. Tala

  15. National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, Naka, Japan

    N. Aiba, N. Asakura, A. Bierwage, D. Hamaguchi, T. Hayashi, A. B. Kukushkin, H. Kurotaki, M. Oyaizu & S. Sumida

  16. Consorzio CREATE, Naples, Italy

    R. Albanese, G. Ambrosino, R. Ambrosino, M. Ariola, A. Chiariello, V. Coccorese, G. De Tommasi, A. Formisano, R. Fresa, N. Isernia, V. P. Loschiavo, R. Martone, M. Mattei, F. Maviglia, F. Orsitto, A. Pironti, A. Quercia, G. Rubinacci, S. Ventre & F. Villone

  17. Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT, Madrid, Spain

    D. Alegre, A. Baciero, E. de la Cal, D. Carralero, T. Estrada, J. M. Fontdecaba, D. Gadariya, E. Leon Gutierrez, U. Losada, E. de la Luna, N. Panadero, G. Rattá, E. R. Solano, J. Vega & R. Vila

  18. NCSR ‘Demokritos’ 15310, Agia Paraskevi, Greece

    S. Aleiferis, K. Mergia, I. Stamatelatos, P. Tsavalas & T. Vasilopoulou

  19. ITER Organization, Saint Paul Lez Durance Cedex, France

    P. Aleynikov, P. Andrew, R. Barnsley, M. Bassan, B. Bauvir, L. Bertalot, X. Bonnin, M. De Bock, G. De Temmerman, Ph. Duckworth, G. Ellwood, W. Helou, O. Hoenen, G. T. A. Huijsmans, S. Jachmich, M. Kempenaars, S. H. Kim, M. Kocan, V. Krasilnikov, U. Kruezi, M. Lehnen, F. Leipold, A. Loarte, M. Loughlin, T. Luce, Ph. Maquet, S. Maruyama, R. Michling, L. Moser, C. Penot, S. Pinches, R. Pitts, R. Reichle, M. Schneider, P. Shigin, A. Sirinelli, V. Udintsev, G. Vayakis, E. Veshchev, P. de Vries, M. Walsh, C. Watts & Y. Yang

  20. Departamento de Ingeniería Energética, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid, Spain

    J. Algualcil, G. Gervasini, R. Juarez & P. Sauwan

  21. Dipartimento Fusione e Tecnologie per la Sicurezza Nucleare, ENEA C. R. Frascati, Frascati, Italy

    B. M. Angelini, G. Artaserse, M. Baruzzo, P. Batistoni, F. Belli, P. Buratti, M. Cappelli, A. Cardinali, C. Castaldo, A. Colangeli, C. Di Troia, M. Falessi, D. Flammini, N. Fonnesu, M. Fontana, V. Fusco, E. Giovannozzi, S. Loreti, G. Mariano, D. Marocco, C. Mazzotta, F. Moro, F. Napoli, M. Pillon, C. Piron, M. T. Porfiri, G. Pucella, G. Ramogida, M. Riva, F. Romanelli, A. Santucci, N. Terranova, R. Villari, B. Viola, G. Vlad & M. Zerbini

  22. Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching, Germany

    C. Angioni, V. Artigues, M. Balden, V. K. Bandaru, M. Bernert, R. Bilato, G. Birkenmeier, V. Bobkov, N. Bonanomi, M. Cavedon, A. Chankin, D. Coster, P. David, A. Di Siena, M. Dunne, R. Dux, Th. Eich, E. Fable, M. Faitsch, S. Glöggler, T. Görler, H. Greuner, J. Hobirk, M. Hölzl, A. Kappatou, C. Kiefer, K. Krieger, T. Lunt, P. Manas, G. Meisl, R. Neu, J.-M. Noterdaeme, G. Papp, G. Pautasso, T. Pütterich, K. Schmid, P. A. Schneider, D. Silvagni, B. Tál, W. Tierens, U. von Toussaint, M. Weiland, M. Wischmeier, E. Wolfrum & W. Zhang

  23. National Institute for Fusion Science, Toki, Japan

    N. Ashikawa, S. Masuzaki, K. Tanaka, M. Tokitani & M. Yajima

  24. MIT Plasma Science and Fusion Center, Cambridge, MA, USA

    V. Aslanyan, N. Fil, M. Porkolab, P. Rodriguez-Fernandez, R. Sweeney, R. A. Tinguely & J. C. Wright

  25. Grupo I2A2, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, Spain

    M. Astrain, S. Esquembri, J. M. López & M. Ruiz

  26. POB 49, Centre for Energy Research, Budapest, Hungary

    O. Asztalos, G. Cseh, D. Dunai, G. Petravich, G. Pokol, D. Réfy, T. Szabolics, M. Vecsei & S. Zoletnik

  27. Consorzio RFX, Padova, Italy

    F. Auriemma, L. Balbinot, T. Bolzonella, D. Bonfiglio, L. Carraro, D. Fiorucci, R. Galvão, P. Innocente, R. Lorenzini, A. Murari, R. Paccagnella, L. Piron, I. Predebon, S. Spagnolo, D. Terranova, M. Valisa, N. Vianello & P. Vincenzi

  28. University of Latvia, Riga, Latvia

    L. Avotina, L. Baumane, D. Conka, S. Conroy, M. Halitovs, P. Kalnina, G. Kizane, E. Lagzdina, A. Lescinskis, E. Pajuste, T. E. Susts, A. S. Teimane, A. Vitins, R. J. Zabolockis & A. Zarins

  29. Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Cagliari, Cagliari, Italy

    E. Aymerich, B. Cannas, S. Carcangiu, A. Fanni & G. Sias

  30. National Technical University of Athens, Athens, Greece

    F. Bairaktaris, K. Hizanidis, V. Kazantzidis, Y. Kominis, A. Lazaros & A. Papadopoulos

  31. Dipartimento di Ingegneria Elettrica Elettronica e Informatica, Università degli Studi di Catania, Catania, Italy

    C. Barcellona, A. Buscarino, C. Corradino & L. Fortuna

  32. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA

    L. Baylor, M. Beidler, T. Biewer, C. Collins, E. Delabie, D. Del-Castillo-Negrete, T. Gebhart, R. Grove, J. Herfindal, M. Kaufman, C. Klepper, B. Lomanowski, J. Lovell, S. Meitner, M. Parsons, G. Radulescu, D. Rasmussen, M. Reinke, J. Risner, D. Shiraki & D. Spong

  33. EUROfusion Programme Management Unit, Culham Science Centre, Culham, UK

    N. Bekris, D. Borba, A. Figueiredo, J. Figueiredo, S. Hacquin, L. D. Horton, S. Jachmich, H.-T. Kim, X. Litaudon, F. Liu, A. Murari & D. Rowlands

  34. Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany

    N. Bekris, U. Fischer, A. Klix, D. Leichtle, S. Matejcik, P. Pereslavtsev & P. Raj

  35. General Atomics, San Diego, CA, USA

    E. Belli, C. Crystal, N. Eidietis, P. Gohil, C. Kim, M. Knolker, B. Lyons, J. McClenaghan, T. Osborne, P. Snyder & G. Staebler

  36. Department of Physics, University of Basel, Basel, Switzerland

    M. Ben Yaala, L. Marot, L. Moser & K. Soni

  37. Fusion Plasma Physics, EECS, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden

    H. Bergsåker, L. Frassinetti, R. Fridström, T. Johnson, S. Moon, H. Nyström, P. Petersson, M. Rubel, E. Stefanikova, P. Ström, E. Tholerus, P. Vallejos Olivares, A. Weckmann & Y. Zhou

  38. Institut Jean Lamour, UMR 7198, CNRS-Université de Lorraine, Vandoeuvre-lès-Nancy, France

    H. Betar & D. Del Sarto

  39. Teilinstitut Greifswald, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Greifswald, Germany

    M. Beurskens, P. Drewelow, S. Kwak, A. Pavone, J. Svensson & A. Zocco

  40. Faculty of Marine Engineering, Maritime University of Szczecin, Szczecin, Poland

    B. Bieg

  41. Institute of Nuclear Physics, Krakov, Poland

    J. Bielecki, J. Dankowski, J. Mietelski, B. Obryk & A. Wojcik-Gargula

  42. Institute of Plasma Physics of the CAS, Prague, Czech Republic

    P. Bílková, P. Bohm, I. Borodkina, R. Dejarnac, I. Duran, O. Ficker, J. Horáček, M. Imríšek, F. Jaulmes, E. Macusova, T. Markovič, E. Matveeva, J. Mlynář, M. Peterka, M. Sos, J. Svoboda, M. Tomeš, D. Tskhakaya, P. Vondráček & V. Yanovskiy

  43. Swiss Plasma Center (SPC), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland

    P. Blanchard, A. Fasoli, F. Felici, D. Galassi, J. P. Graves, L. D. Horton, E. Lascas Neto, M. Machielsen, G. Marceca, A. Pau, P. Puglia, O. Sauter, U. Sheikh, C. Sommariva, D. Testa & H. Weisen

  44. University of Wisconsin-Madison, Madison, WI, USA

    T. Bohm

  45. Magnetic Sensor Laboratory, Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine

    I. Bolshakova

  46. Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton, NJ, USA

    P. Bonofiglo, C. S. Chang, R. Goulding, B. Grierson, R. Hager, R. Maingi, M. Podesta, F. M. Poli, S. Shiraiwa, W. Tang & A. Teplukhina

  47. Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung, TEC Partner, Jülich, Germany

    D. Borodin, I. Borodkina, S. Brezinsek, J. W. Coenen, T. Dittmar, P. Drews, A. Eksaeva, S. Ertmer, M. Freisinger, Y. Gao, A. Huber, V. Huber, A. Kirschner, H. R. Koslowski, H. T. Lambertz, L. Li, Y. Li, Ch. Linsmeier, O. Marchuk, D. Matveev, Ph. Mertens, D. Reiser, J. Romazanov, F. Schluck, G. Sergienko, A. Terra, E. Wang, S. Wiesen, W. Yanling & M. Zlobinski

  48. Inria, LJAD, Université Cote d’Azur, CNRS, Nice, France

    C. Boulbe, B. Faugeras, B. Homan & B. N’Konga

  49. Ruđer Bošković Institute, Zagreb, Croatia

    I. Božičević Mihalić, T. Dunatov, S. Fazinić, G. Provatas, M. Rodriguez Ramos & T. Tadić

  50. The National Institute for Optoelectronics, Magurele-Bucharest, Romania

    V. Braic

  51. Mechanics, SCI, KTH, Stockholm, Sweden

    L. Brandt, M. Crialesi Esposito & N. Scapin

  52. Fourth State Research, Austin, TX, USA

    R. Bravanec

  53. Institute for Fusion Studies, University of Texas at Austin, Austin, TX, USA

    B. Breizman, D. R. Hatch, M. Kotschenreuther & H. J. C. Oliver

  54. DEIM, University of Tuscia, Viterbo, Italy

    G. Calabrò, S. Minucci & G. Rubino

  55. Università di Roma Tor Vergata, Rome, Italy

    L. Calacci, D. Carnevale, G. Ferrò, D. Frigione, S. Galeani, P. Gaudio, M. Gelfusa, M. Lungaroni, M. Marinelli, L. Martellucci, E. Milani, M. Passeri, E. Peluso, G. Prestopino, R. Rossi, C. Verona & G. Verona Rinati

  56. Instituto de Física, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil

    G. Canal, W. Pires de Sá, A. Pires dos Reis & L. Ruchko

  57. Centre for Fusion, Space and Astrophysics, University of Warwick, Coventry, UK

    B. Chapman, R. O. Dendy & B. McMillan

  58. Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, Warsaw, Poland

    M. Chernyshova, P. Chmielewski, A. Chomiczewska, T. Czarski, T. Fornal, K. Gałązka, W. Gromelski, M. Gruca, I. Ivanova-Stanik, S. Jablonski, E. Kowalska-Strzęciwilk, E. Łaszyńska, K. Malinowski, C. Perez von Thun, V. Pericoli, M. Poradziński, G. Telesca & N. Wendler

  59. Aalto University, Aalto, Finland

    L. Chone, M. Groth, N. Horsten, J. Kilpeläinen, T. Kiviniemi, H. Kumpulainen, T. Kurki-Suonio, S. Leerink, R. Mäenpää, J. Simpson, S. K. Sipilä, V. Solokha, J. Varje & A. J. Virtanen

  60. FOM Institute DIFFER, Eindhoven, the Netherlands

    J. Citrin, A. Ho, M. Marin, C. J. Meekes, K. L. van de Plassche & G. Snoep

  61. Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

    Ł. Ciupinski & E. Fortuna-Zalesna

  62. Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University, Belfast, UK

    I. H. Coffey

  63. The National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics, Magurele-Bucharest, Romania

    T. Craciunescu, A. Croitoru, P. Dinca, M. Gherendi, I. Jepu, C. P. Lungu, I. Miron, D. Palade, O. G. Pompilian, C. Porosnicu, C. Ruset, F. Spineanu, M. Vlad & V. Zoita

  64. Department of Applied Physics, Ghent University, Ghent, Belgium

    K. Crombé & G. Verdoolaege

  65. Jožef Stefan Institute, Slovenian Fusion Association (SFA), Ljubljana, Slovenia

    A. Cufar, I. Kodeli, B. Kos, I. Lengar, V. Radulovic, L. Snoj, Ž. Štancar & A. Zohar

  66. The National Institute for Cryogenics and Isotopic Technology, Râmnicu Vâlcea, Romania

    M. Curuia & S. Soare

  67. Dublin City University, Dublin, Ireland

    A. Dempsey, R. Doyle, H. J. Leggate, D. Schwörer, A. Somers & M. M. Turner

  68. University of California at San Diego, La Jolla, CA, USA

    R. P. Doerner & E. Hollmann

  69. EUROfusion Programme Management Unit, Garching, Germany

    A. J. H. Donné, K. Gál, M.-L. Mayoral & M. Turnyanskiy

  70. Departamento de Informática y Automática, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid, Spain

    S. Dormido-Canto

  71. York Plasma Institute, Department of Physics, University of York, York, UK

    H. Dudding, K. J. Gibson, L. Horvath & B. Lipschultz

  72. Department of Physics, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden

    O. Embreus, T. Fülöp, K. Insulander Björk, I. Pusztai, E. Rachlew, K. Särkimäki & O. Vallhagen

  73. Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden

    F. Eriksson, E. Fransson, A. Gillgren, H. Nordman, M. Oberparleiter, P. Strand & D. Yadikin

  74. European Commission, Brussels, Belgium

    L. G. Eriksson, M. Lennholm, C. Lowry, A. Peacock & A. C. C. Sips

  75. University of Tennessee, Knoxville, TN, USA

    A. L. Esquisabel

  76. Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, Spain

    S. Futatani

  77. Barcelona Supercomputing Center, Barcelona, Spain

    D. Gallart & J. Manyer

  78. Universidad de Sevilla, Seville, Spain

    M. García-Muñoz, J. Rivero-Rodriguez & E. Viezzer

  79. IUSTI, UMR 7343, Aix-Marseille University, CNRS, Marseille, France

    J. Gaspar

  80. Dipartimento di Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica, SAPIENZA Università di Roma, Rome, Italy

    R. Gatto & V. K. Zotta

  81. Institute for Nuclear Research, Kyiv, Ukraine

    V. Goloborodko, Y. Kolesnichenko, B. Lepiavko, V. Lutsenko, M. Tyshchenko & Y. Yakovenko

  82. Studiecentrum voor Kernenergie, Centre d’Etude de l’Energie Nucléaire, Mol, Belgium

    A. Gusarov, W. Leysen & D. Terentyev

  83. University of Toyama, Toyama, Japan

    Y. Hatano & S. E. Lee

  84. University of California, Irvine, Irvine, CA, USA

    B. Heidbrink

  85. Department of Physics, Technical University of Denmark, Kongens Lyngby, Denmark

    H. Järleblad, V. Naulin, A. H. Nielsen, J. J. Rasmussen & M. Salewski

  86. Department of Experimental Physics, Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, Bratislava, Slovakia

    M. Klas, J. Orszagh, P. Papp, E. Suchkov & F. S. Zaitsev

  87. University College Cork, Cork, Ireland

    S. Knott & P. J. McCarthy

  88. Institute of Physics, Opole University, Opole, Poland

    I. Książek

  89. Daegu University, Gyeongbuk, Republic of Korea

    O. J. Kwon

  90. Department of Nuclear Engineering, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea

    C. Lee, Y.-S. Na & J. Seo

  91. Fusion for Energy Joint Undertaking, Barcelona, Spain

    D. Leichtle

  92. Arizona State University, Tempe, AZ, USA

    C. Luna

  93. Politecnico di Torino, Torino, Italy

    R. Maggiora & D. Milanesio

  94. ICREA and Barcelona Supercomputing Center, Barcelona, Spain

    M. J. Mantsinen

  95. Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Spain

    A. Manzanares

  96. Istituto dei Sistemi Complessi, CNR and Dipartimento di Energia, Politecnico di Torino, Turin, Italy

    C. Marchetto

  97. Eindhoven University of Technology, Eindhoven, the Netherlands

    C. J. Meekes

  98. Purdue University, West Lafayette, IN, USA

    G. Miloshevsky

  99. Department of Material Science, Shimane University, Matsue, Japan

    M. Miyamoto

  100. Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic

    J. Mlynář

  101. College of William and Mary, Williamsburg, VA, USA

    S. Mordijck

  102. University of California, Oakland, CA, USA

    D. Nishijima

  103. University of Strathclyde, Glasgow, UK

    M. O’Mullane

  104. Kindai University, Osaka, Japan

    T. Otsuka

  105. Shizuoka University, Shizuoka, Japan

    Y. Oya

  106. Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford, Oxford, UK

    J. Parisi, F. Parra Diaz & J. Ruiz Ruiz

  107. Columbia University, New York, NY, USA

    C. Paz Soldan

  108. Dipartimento di Fisica “G. Galilei”, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy

    L. Piron

  109. University of Ioannina, Ioannina, Greece

    G. Poulipoulis

  110. Space and Plasma Physics, EECS, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden

    S. Ratynskaia, E. Thoren, P. Tolias & L. Vignitchouk

  111. Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal

    F. Salzedas

  112. The University of Tokyo, Kashiwa, Japan

    K. Shinohara

  113. Lithuanian Energy Institute, Kaunas, Lithuania

    G. Stankunas

  114. HRS Fusion, West Orange, NJ, USA

    H. R. Strauss

  115. Ibaraki University Graduate School of Science and Engineering, Mito, Japan

    Y. Torikai

  116. Fusion@ÖAW, Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW), Technische Universität Wien, Wien, Austria

    D. Tskhakaya

Authors
  1. S. Mazzi
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  2. J. Garcia
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  3. D. Zarzoso
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  4. Ye. O. Kazakov
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  5. J. Ongena
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  6. M. Dreval
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  7. M. Nocente
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  8. Ž. Štancar
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  9. G. Szepesi
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  10. J. Eriksson
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  11. A. Sahlberg
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  12. S. Benkadda
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Consortia

JET Contributors

  • N. Abid
  • , K. Abraham
  • , P. Abreu
  • , O. Adabonyan
  • , P. Adrich
  • , M. Afzal
  • , T. Ahlgren
  • , L. Aho-Mantila
  • , N. Aiba
  • , M. Airila
  • , M. Akhtar
  • , R. Albanese
  • , M. Alderson-Martin
  • , D. Alegre
  • , S. Aleiferis
  • , A. Aleksa
  • , E. Alessi
  • , P. Aleynikov
  • , J. Algualcil
  • , M. Ali
  • , M. Allinson
  • , B. Alper
  • , E. Alves
  • , G. Ambrosino
  • , R. Ambrosino
  • , E. Andersson Sundén
  • , P. Andrew
  • , B. M. Angelini
  • , C. Angioni
  • , I. Antoniou
  • , L. C. Appel
  • , C. Appelbee
  • , S. Aria
  • , M. Ariola
  • , G. Artaserse
  • , W. Arter
  • , V. Artigues
  • , N. Asakura
  • , A. Ash
  • , N. Ashikawa
  • , V. Aslanyan
  • , M. Astrain
  • , O. Asztalos
  • , D. Auld
  • , F. Auriemma
  • , Y. Austin
  • , L. Avotina
  • , E. Aymerich
  • , A. Baciero
  • , F. Bairaktaris
  • , J. Balbin
  • , L. Balbinot
  • , I. Balboa
  • , M. Balden
  • , C. Balshaw
  • , N. Balshaw
  • , V. K. Bandaru
  • , J. Banks
  • , Yu. F. Baranov
  • , C. Barcellona
  • , A. Barnard
  • , M. Barnard
  • , R. Barnsley
  • , A. Barth
  • , M. Baruzzo
  • , S. Barwell
  • , M. Bassan
  • , A. Batista
  • , P. Batistoni
  • , L. Baumane
  • , B. Bauvir
  • , L. Baylor
  • , P. S. Beaumont
  • , D. Beckett
  • , A. Begolli
  • , M. Beidler
  • , N. Bekris
  • , M. Beldishevski
  • , E. Belli
  • , F. Belli
  • , É. Belonohy
  • , M. Ben Yaala
  • , J. Benayas
  • , J. Bentley
  • , H. Bergsåker
  • , J. Bernardo
  • , M. Bernert
  • , M. Berry
  • , L. Bertalot
  • , H. Betar
  • , M. Beurskens
  • , S. Bickerton
  • , B. Bieg
  • , J. Bielecki
  • , A. Bierwage
  • , T. Biewer
  • , R. Bilato
  • , P. Bílková
  • , G. Birkenmeier
  • , H. Bishop
  • , J. P. S. Bizarro
  • , J. Blackburn
  • , P. Blanchard
  • , P. Blatchford
  • , V. Bobkov
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  • , P. Bohm
  • , T. Bohm
  • , I. Bolshakova
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  • , N. Bonanomi
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  • , P. Bonofiglo
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  • , I. Borodkina
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  • , C. Bourdelle
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  • , V. Braic
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  • , A. Brett
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  • , M. Brix
  • , K. Bromley
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  • , R. Buckingham
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  • , R. Budny
  • , J. Buermans
  • , H. Bufferand
  • , P. Buratti
  • , A. Burgess
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  • , A. Busse
  • , D. Butcher
  • , E. de la Cal
  • , G. Calabrò
  • , L. Calacci
  • , R. Calado
  • , Y. Camenen
  • , G. Canal
  • , B. Cannas
  • , M. Cappelli
  • , S. Carcangiu
  • , P. Card
  • , A. Cardinali
  • , P. Carman
  • , D. Carnevale
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  • , L. Carraro
  • , I. S. Carvalho
  • , P. Carvalho
  • , I. Casiraghi
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  • , C. Castaldo
  • , J. P. Catalan
  • , N. Catarino
  • , F. Causa
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  • , C. D. Challis
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  • , L. Chone
  • , G. Ciraolo
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  • , J. Citrin
  • , Ł. Ciupinski
  • , M. Clark
  • , R. Clarkson
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  • , L. Colas
  • , C. Collins
  • , J. Collins
  • , S. Collins
  • , D. Conka
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  • , N. J. Conway
  • , D. Coombs
  • , P. Cooper
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  • , D. Coster
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  • , T. Craciunescu
  • , S. Cramp
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  • , D. Craven
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  • , M. Crialesi Esposito
  • , G. Croci
  • , D. Croft
  • , A. Croitoru
  • , K. Crombé
  • , T. Cronin
  • , N. Cruz
  • , C. Crystal
  • , G. Cseh
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  • , M. Curuia
  • , T. Czarski
  • , H. Dabirikhah
  • , A. Dal Molin
  • , E. Dale
  • , P. Dalgliesh
  • , S. Dalley
  • , J. Dankowski
  • , P. David
  • , A. Davies
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  • , G. Davis
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  • , M. De Bock
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  • , R. O. Dendy
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  • , A. Di Siena
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  • , P. Dinca
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  • , M. Rainford
  • , P. Raj
  • , G. Ralph
  • , G. Ramogida
  • , D. Rasmussen
  • , J. J. Rasmussen
  • , G. Rattá
  • , S. Ratynskaia
  • , M. Rebai
  • , D. Réfy
  • , R. Reichle
  • , M. Reinke
  • , D. Reiser
  • , C. Reux
  • , S. Reynolds
  • , M. L. Richiusa
  • , S. Richyal
  • , D. Rigamonti
  • , F. G. Rimini
  • , J. Risner
  • , M. Riva
  • , J. Rivero-Rodriguez
  • , C. M. Roach
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  • , S. Robinson
  • , D. Robson
  • , P. Rodrigues
  • , M. Rodriguez Ramos
  • , P. Rodriguez-Fernandez
  • , F. Romanelli
  • , M. Romanelli
  • , S. Romanelli
  • , J. Romazanov
  • , R. Rossi
  • , S. Rowe
  • , D. Rowlands
  • , M. Rubel
  • , G. Rubinacci
  • , G. Rubino
  • , L. Ruchko
  • , M. Ruiz
  • , J. Ruiz Ruiz
  • , C. Ruset
  • , J. Rzadkiewicz
  • , S. Saarelma
  • , E. Safi
  • , A. Sahlberg
  • , M. Salewski
  • , A. Salmi
  • , R. Salmon
  • , F. Salzedas
  • , I. Sanders
  • , D. Sandiford
  • , B. Santos
  • , A. Santucci
  • , K. Särkimäki
  • , R. Sarwar
  • , I. Sarychev
  • , O. Sauter
  • , P. Sauwan
  • , N. Scapin
  • , F. Schluck
  • , K. Schmid
  • , S. Schmuck
  • , M. Schneider
  • , P. A. Schneider
  • , D. Schwörer
  • , G. Scott
  • , M. Scott
  • , D. Scraggs
  • , S. Scully
  • , M. Segato
  • , J. Seo
  • , G. Sergienko
  • , M. Sertoli
  • , S. E. Sharapov
  • , A. Shaw
  • , H. Sheikh
  • , U. Sheikh
  • , A. Shepherd
  • , P. Shigin
  • , K. Shinohara
  • , S. Shiraiwa
  • , D. Shiraki
  • , M. Short
  • , G. Sias
  • , S. A. Silburn
  • , A. Silva
  • , C. Silva
  • , J. Silva
  • , D. Silvagni
  • , D. Simfukwe
  • , J. Simpson
  • , D. Sinclair
  • , S. K. Sipilä
  • , A. C. C. Sips
  • , P. Sirén
  • , A. Sirinelli
  • , H. Sjöstrand
  • , N. Skinner
  • , J. Slater
  • , N. Smith
  • , P. Smith
  • , J. Snell
  • , G. Snoep
  • , L. Snoj
  • , P. Snyder
  • , S. Soare
  • , E. R. Solano
  • , V. Solokha
  • , A. Somers
  • , C. Sommariva
  • , K. Soni
  • , E. Sorokovoy
  • , M. Sos
  • , J. Sousa
  • , C. Sozzi
  • , S. Spagnolo
  • , T. Spelzini
  • , F. Spineanu
  • , D. Spong
  • , D. Sprada
  • , S. Sridhar
  • , C. Srinivasan
  • , G. Stables
  • , G. Staebler
  • , I. Stamatelatos
  • , Ž. Štancar
  • , P. Staniec
  • , G. Stankunas
  • , M. Stead
  • , E. Stefanikova
  • , A. Stephen
  • , J. Stephens
  • , P. Stevenson
  • , M. Stojanov
  • , P. Strand
  • , H. R. Strauss
  • , S. Strikwerda
  • , P. Ström
  • , C. I. Stuart
  • , W. Studholme
  • , M. Subramani
  • , E. Suchkov
  • , S. Sumida
  • , H. J. Sun
  • , T. E. Susts
  • , J. Svensson
  • , J. Svoboda
  • , R. Sweeney
  • , D. Sytnykov
  • , T. Szabolics
  • , G. Szepesi
  • , B. Tabia
  • , T. Tadić
  • , B. Tál
  • , T. Tala
  • , A. Tallargio
  • , P. Tamain
  • , H. Tan
  • , K. Tanaka
  • , W. Tang
  • , M. Tardocchi
  • , D. Taylor
  • , A. S. Teimane
  • , G. Telesca
  • , A. Teplukhina
  • , D. Terentyev
  • , A. Terra
  • , D. Terranova
  • , N. Terranova
  • , D. Testa
  • , E. Tholerus
  • , J. Thomas
  • , E. Thoren
  • , A. Thorman
  • , W. Tierens
  • , R. A. Tinguely
  • , A. Tipton
  • , H. Todd
  • , M. Tokitani
  • , P. Tolias
  • , M. Tomeš
  • , A. Tookey
  • , Y. Torikai
  • , U. von Toussaint
  • , P. Tsavalas
  • , D. Tskhakaya
  • , I. Turner
  • , M. Turner
  • , M. M. Turner
  • , M. Turnyanskiy
  • , G. Tvalashvili
  • , S. Tyrrell
  • , M. Tyshchenko
  • , A. Uccello
  • , V. Udintsev
  • , G. Urbanczyk
  • , A. Vadgama
  • , D. Valcarcel
  • , M. Valisa
  • , P. Vallejos Olivares
  • , O. Vallhagen
  • , M. Valovič
  • , D. Van Eester
  • , J. Varje
  • , S. Vartanian
  • , T. Vasilopoulou
  • , G. Vayakis
  • , M. Vecsei
  • , J. Vega
  • , S. Ventre
  • , G. Verdoolaege
  • , C. Verona
  • , G. Verona Rinati
  • , E. Veshchev
  • , N. Vianello
  • , E. Viezzer
  • , L. Vignitchouk
  • , R. Vila
  • , R. Villari
  • , F. Villone
  • , P. Vincenzi
  • , B. Viola
  • , A. J. Virtanen
  • , A. Vitins
  • , Z. Vizvary
  • , G. Vlad
  • , M. Vlad
  • , P. Vondráček
  • , P. de Vries
  • , B. Wakeling
  • , N. R. Walkden
  • , M. Walker
  • , R. Walker
  • , M. Walsh
  • , E. Wang
  • , N. Wang
  • , S. Warder
  • , R. Warren
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  • , J. C. Williams
  • , D. Willoughby
  • , I. Wilson
  • , J. Wilson
  • , T. Wilson
  • , M. Wischmeier
  • , P. Wise
  • , G. Withenshaw
  • , A. Withycombe
  • , D. Witts
  • , A. Wojcik-Gargula
  • , E. Wolfrum
  • , R. Wood
  • , C. Woodley
  • , R. Woodley
  • , B. Woods
  • , J. Wright
  • , J. C. Wright
  • , T. Xu
  • , D. Yadikin
  • , M. Yajima
  • , Y. Yakovenko
  • , Y. Yang
  • , W. Yanling
  • , V. Yanovskiy
  • , I. Young
  • , R. Young
  • , R. J. Zabolockis
  • , J. Zacks
  • , R. Zagorski
  • , F. S. Zaitsev
  • , L. Zakharov
  • , A. Zarins
  • , D. Zarzoso
  • , K.-D. Zastrow
  • , Y. Zayachuk
  • , M. Zerbini
  • , W. Zhang
  • , Y. Zhou
  • , M. Zlobinski
  • , A. Zocco
  • , A. Zohar
  • , V. Zoita
  • , S. Zoletnik
  • , V. K. Zotta
  • , I. Zoulias
  • , W. Zwingmann
  •  & I. Zychor

Contributions

The reported JET experiments were designed and coordinated by Ye. O. Kazakov, M. Nocente, J. Garcia and J. Ongena; S. Mazzi, J. Garcia, D. Zarzoso and S. Benkadda performed gyrokinetic modelling and subsequent analysis, including additional simulations requested by the reviewers. Input data for gyrokinetic modelling were provided by Ž. Štancar, G. Szepesi and M. Dreval. Ž. Štancar performed TRANSP modelling. J. Garcia performed power balance analysis and CRONOS simulations. M. Dreval provided analysis of the TAE radial location and the correlation reflectometer data. The bispectral analyses were performed by S. Mazzi and D. Zarzoso, J. Eriksson and A. Sahlberg provided neutron measurements data from TOFOR. The original manuscript was written by S. Mazzi, J. Garcia, D. Zarzoso, Ye. O. Kazakov and J. Ongena with feedback from all the authors. Major revisions of this manuscript were undertaken by Ye. O. Kazakov, J. Ongena, J. Garcia and S. Mazzi.

Corresponding authors

Correspondence to S. Mazzi or J. Garcia.

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Competing interests

The authors declare no competing interests.

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Nature Physics thanks Neal Crocker, Chris Holland and the other, anonymous, reviewer(s) for their contribution to the peer review of this work.

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Mazzi, S., Garcia, J., Zarzoso, D. et al. Enhanced performance in fusion plasmas through turbulence suppression by megaelectronvolt ions. Nat. Phys. 18, 776–782 (2022). https://doi.org/10.1038/s41567-022-01626-8

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