Study of plasma termination using high-Z noble gas puffing in the JT-60U tokamak

JT-60Uにおける高Z希ガス入射による放電停止に関する研究

Bakhtiari, M.; 玉井 広史 ; 河野 康則; Kramer, G. J.*; 諫山 明彦; 仲野 友英; 神谷 健作; 芳野 隆治; 三浦 幸俊; 草間 義紀; 西田 靖*

Bakhtiari, M.; Tamai, Hiroshi; Kawano, Yasunori; Kramer, G. J.*; Isayama, Akihiko; Nakano, Tomohide; Kamiya, Kensaku; Yoshino, Ryuji; Miura, Yukitoshi; Kusama, Yoshinori; Nishida, Yasushi*

これまで、われわれは、大量の水素ガスと小量のアルゴンガスを組合せて注入することにより、ディスラプション緩和のためにトカマク放電を急速にまた逃走電子の発生を回避しつつ停止することが可能であることを示している。今回は、アルゴンに加えて他のガス種を用いた同様の実験を実施した。具体的には、アルゴンガス,クリプトンガス,キセノンガスのそれぞれについて水素ガス注入の有る無しのケースをディスラプション緩和効果の観点から比較した。その結果、どのガス種についても、水素ガスと合わせて注入した場合には、水素ガス無しの場合と比べて逃走電子の発生が少なくまた放電停止がより早くなることを観測した。また、中でもクリプトンガス注入が(水素ガスの有る無しにかかわらず)、ダイバータ板への熱負荷低減や逃走電子の発生回避に最も効果的であったことから、放電停止のために用いるガス種の良い候補としてクリプトンが考えられることを見いだした。

In the previous works we had shown that injecting a mixture of large amounts of hydrogen and small amounts of argon can terminate a tokamak discharge quickly with avoiding runaway electron generation. In this work we have done the same experiments but with different gases in addition to argon. In fact we compared the effect of the puffing of argon, krypton, and xenon gases with and without simultaneous hydrogen gas puffing on disruption mitigation. We observed that injecting all impurities in the form of an admixture in hydrogen lead to faster plasma shutdowns with less runaway electron generation. We also found that injecting krypton gas (with or without hydrogen) seems to be a good candidate for plasma shutdown purposes since it induces low heat flux to divertor plates and avoids runaway electron generation more effectively.