低アスペクト比トカマクの限界ベータ解析

Critical beta analyses of low aspect ratio tokamak

栗田 源一; 相羽 信行; 飛田 健次; 西尾 敏; 永島 圭介

Kurita, Genichi; Aiba, Nobuyuki; Tobita, Kenji; Nishio, Satoshi; Nagashima, Keisuke

上下対称のダブル・ヌル平衡を用いてプラズマ電流分布を固定した場合とブートストラップ電流のベータ依存性を考慮した場合、の2つの場合についてプラズマ形状に対して相似形に置かれた理想導体の小半径位置に対する限界ベータを求めた。Slim CSで想定されている規格化設計値4.3を得るためには、前者(プラズマ電流分布を固定)の場合、理想導体壁をプラズマ半径の約1.2a位置まで近づける必要があるが、後者の場合は、理想導体壁の位置を1.34aの位置でよいという結果が得られた。これは、後者の場合高ベータ化によって増大したブートストラップ電流によりプラズマ周辺により多くの電流が流れるため安全係数の最小値が上昇するためである。この限界ベータは、プラズマ圧力のプラズマ境界のペデスタルの効果を考慮すれば、さらに上昇する可能性がある。ここでの解析は、最も危険と考えられているトロイダルモード数、n=1のモードについてのみ行った。

We obtain the critical beta for the up-down symmetric double-null equilibria against the position of conformal conducting wall in two cases; one is fixed plasma current profile case and another is varied plasma current profile case taking a bootstrap current into account. To obtain normalized beta value, bN=4.3, assumed in Slim-CS tokamak, we must put the conducting wall at r=1.2a and r=1.34a, where a is the plasma minor radius, for former and latter cases, respectively. The advantage of latter case comes from the higher minimum safety factor value due to larger plasma bootstrap current derived by the increased plasma pressure. If we consider the effect of edge pedestal plasma pressure, the critical beta can be increased. In this study, only the n=1 mode, which is considered to be most dangerous one, is investigated.