Non-inductive operation scenario of plasma current ramp-down in CS-less, advanced tokamak reactor

中心ソレノイド無し先進トカマク炉におけるプラズマ電流立ち下げの非誘導運転シナリオ

中村 幸治; 飛田 健次; 武井 奈帆子; 高瀬 雄一*; 福山 淳*; 西尾 敏; 佐藤 正泰; Jardin, S. C.*

Nakamura, Yukiharu; Tobita, Kenji; Takei, Nahoko; Takase, Yuichi*; Fukuyama, Atsushi*; Nishio, Satoshi; Sato, Masayasu; Jardin, S. C.*

VECTORなどの中心ソレノイドが無い低アスペクト比コンパクト炉は、プラズマ電流分布を制御・維持する非誘導的な電流駆動技術を必要とする。このため、輸送改善モデルを組み込んだ磁気流体TSCコードを用いて、現実的な加熱パワーと許容し得るGreenwald密度やベータ限界の諸条件を満たしながら、中心ソレノイド(CS)を用いないで電流を立ち上げる自己無撞着な数値シミュレーションを行った。このプラズマ電流立ち上げ研究に対して、本論文では、中心ソレノイド無し先進炉に欠くことができないもう一つの安定運転シナリオ、すなわち、ディスラプションの無い、非誘導的なプラズマ電流立ち下げ技術の可能性を論じる。10MA完全非誘導の定常高ベータ,負磁気シア・プラズマに与えていた75MWのNB加熱と3.5MAの外部駆動電流を瞬時に取り除く操作によって、電流立ち下げ過程をモデル化した。これらNB加熱と外部駆動電流を取り除くことによって、内部輸送障壁近傍に局在する自発電流や誘導的な「リターン電流」の分布構造が変動する様子をPFコイル系の過渡応答を含めて総合的に調べた。また、ディスラプション回避の制御性、負から正への磁気シア遷移の安定性、さらに、非接触ダイバータ配位を立ち下げ全域に渡り長時間維持する制御方法を議論した。また、プラズマ位置や形状を制御する際発生する微弱の誘導電流を評価し、これが立ち下げ運転に与える効果を明らかにした。地震等による緊急停止要請に対する即応性の観点から、超伝導コイル制御の技術的な制限条件を考慮しながら許容し得る電流立ち下げ速度を評価した。

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