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Disruption scenarios, their mitigation and operation window in ITER

ITERにおけるディスラプションのシナリオ及び軽減と運転領域

嶋田 道也; 杉原 正芳; 藤枝 浩文*; Gribov, Y.*; 伊尾木 公裕*; 河野 康則; Khayrutdinov, R.*; Lukash, V.*; 大森 順次

Shimada, Michiya; Sugihara, Masayoshi; Fujieda, Hirobumi*; Gribov, Y.*; Ioki, Kimihiro*; Kawano, Yasunori; Khayrutdinov, R.*; Lukash, V.*; Omori, Junji

改訂された物理指針に沿った代表的なディスラプション・シナリオ数例に基づいて、DINAコードを用いてディスラプションのシミュレーションを行い、三次元の有限要素法コードを用いて電磁力解析を行った。その結果、渦電流とハロー電流による電磁力には裕度があるものの、裕度は小さいことを明らかにした。またプラズマの垂直方向移動及び熱クェンチに伴う第一壁の熱負荷の解析も進めた。プラズマの垂直移動の間にはベリリウム壁は溶融しないが、熱クェンチの際に溶融する。しかしながら、信頼性の高い計測、及び大量ガス入射などによる緩和によってディスラプションの影響を大幅に軽減できる。軽減できなかった場合の10mm厚のベリリウム壁の溶融は、ディスラプション一回あたり30$$mu$$m以下であると予測される。

Several representative disruption scenarios are specified and disruption simulations are performed with the DINA code and EM load analyses with the 3D FEM code for these scenarios based on newly derived physics guidelines. Although some margin is confirmed in the EM loads due to induced eddy and halo currents on the in-vessel components for all of the representative scenarios, but the margin is not large. The heat load on various parts of the first wall due to vertical movements and thermal quenches is calculated. The beryllium wall will not melt during vertical movement. Melting is anticipated at the thermal quench during a VDE, though its impact could be reduced substantially by implementing a reliable detection and mitigation system, e.g., massive gas injection. With unmitigated disruptions, the loss of beryllium layer is expected to be within 30 $$mu$$m/event out of 10 mm thick beryllium first wall.

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