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Characteristics of type I ELM energy and particle losses in existing devices and their extrapolation to ITER

既存のトカマクにおけるタイプ1ELMによるエネルギー及び粒子損失の特性とITERへの外挿

Loarte, A.*; Saibene, G.*; Sartori, R.*; Campbell, D.*; Becoulet, M.*; Horton, L.*; Eich, T.*; Herrmann, A.*; Matthews, G.*; 朝倉 伸幸; Chankin, A.*; Leonard, A.*; Porter, G.*; Federici, G.*; Janeschitz, G.*; 嶋田 道也; 杉原 正芳

Loarte, A.*; Saibene, G.*; Sartori, R.*; Campbell, D.*; Becoulet, M.*; Horton, L.*; Eich, T.*; Herrmann, A.*; Matthews, G.*; Asakura, Nobuyuki; Chankin, A.*; Leonard, A.*; Porter, G.*; Federici, G.*; Janeschitz, G.*; Shimada, Michiya; Sugihara, Masayoshi

Type I ELMによる熱流束はダイバータの損耗に大きく影響し、ITERの設計における大きな研究課題である。JET, DIII-D, ASDEX-U, JT-60Uから得られたType I ELM発生時の蓄積エネルギー,周辺ペデスタル部の温度,密度の変化のデータベースをもとに、ELM熱流(エネルギー損失量)のスケーリングを考察し結果をまとめた。(1)ELMによるエネルギー損失は、ペデスタルの衝突率の増加,磁場シアにより減少する。また粒子損失は、おもにELMにより影響される領域の幅に比例し増減する。(2)JETとDIII-Dにおいて、ELM発生時、ペデスタルでの温度の減少がない対流輸送的な小さなELM熱流が観測された。(3)ELM熱流束のダイバータへの照射時間は、ELM発生時間に依存せず、境界層でのイオン輸送時間に比例する。さらに、ELM熱流と粒子流のITERにおける予想について議論を行った。

Analysis of Type I ELMs from ongoing experiments shows that ELM energy losses are correlated with the density and temperature of the pedestal plasma before the ELM crash. The Type I ELM plasma energy loss normalized to the pedestal energy is found to correlate across experiments with the collisionality of the pedestal plasma. Other parameters affect the ELM size such as the edge magnetic shear, etc, which influence the plasma volume affected by the ELMs. ELM particle losses are influenced by this ELM affected volume and are weakly dependent on other pedestal plasma parameters. In JET and DIII-D, minimum Type I ELMs with energy losses acceptable for ITER were found, that do not affect the plasma temperature. The duration of the divertor ELM power pulse is correlated with the typical ion transport time from the pedestal to the divertor target and not with the duration of the ELM associated MHD activity. Extrapolation of the present experimental results to ITER is summarized.

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分野:Physics, Fluids & Plasmas

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