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Steady-state operation scenarios with a central current hole for JT-60SC

JT-60SCにおける中心電流ホールを伴う定常運転シナリオ

玉井 広史; 石田 真一; 栗田 源一; 白井 浩; 土屋 勝彦; 櫻井 真治; 松川 誠; 逆井 章

Tamai, Hiroshi; Ishida, Shinichi; Kurita, Genichi; Shirai, Hiroshi; Tsuchiya, Katsuhiko; Sakurai, Shinji; Matsukawa, Makoto; Sakasai, Akira

非定常1.5次元プラズマ輸送解析コード(TOPICS)を用いて、JT-60を超伝導化する改修装置(JT-60SC)における中心電流ホールつき非誘導電流駆動プラズマの時間発展を模擬した。JT-60Uの負磁気シア配位における実験結果から導かれた熱・粒子輸送係数を磁気シアの函数として与えて解析し、プラズマ電流1.5MA,トロイダル磁場2T,95%の磁気面における安全係数(q$$_{95}$$)4.5で閉じ込め改善度(HH$$_{y2}$$)が約1.4,規格化ベータ値($$beta$$$$_{N}$$)が3.7,自発電流割合が約75%の非誘導完全電流駆動プラズマにおいて電流ホールが小半径の約30%の領域まで達したプラズマを、約60秒と、ほぼ定常に維持できることを示した。また、電流ホールつき定常プラズマを得るには、自発電流及び内部輸送障壁の形成領域と電流ホールの位置関係が重要であることが示唆されている。得られたプラズマ分布をもとにMHD解析コード(ERATO-J)によってプラズマの安定性を評価した結果、導体壁をプラズマ近傍に設置することにより$$beta$$$$_{N}$$の限界が4.5まで上昇することが示された。

The 1.5D time-dependent transport analysis has been carried out to investigate steady state operation scenarios with a central current hole by off-axis current drive schemes consistent with a high bootstrap current fraction for a large superconducting tokamak JT-60SC. A steady state operation scenario with HH$$_{y2}$$=1.4 and $$beta$$$$_{N}$$=3.7 has been obtained at I$$_{p}$$=1.5 MA, B$$_{t}$$=2 T and q$$_{95}$$=5 where non-inductive currents are developed during the discharge to form a current hole with beam driven currents by tangential off-axis beams in combination with bootstrap currents by additional on-axis perpendicular beams. The bootstrap fraction increases up to nearly 75% of the plasma current and the current hole region is enlarged up to about 30% of the minor radius at 35 s from the discharge initiation. The current hole is confirmed to be sustained afterward for a long duration of 60 s. The stability analysis shows that the beta limit with the conducting wall can be about $$beta$$$$_{N}$$=4.5, which is substantially above the no wall ideal MHD limit.

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分野:Nuclear Science & Technology

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