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TSC simulation of ITER plasma termination scenario with stable H-L mode transition and avoidance of radiation collapse

安定なH-L遷移を行うITERプラズマ電流立ち下げシナリオと放射崩壊の回避のTSCシミュレーション

中村 幸治*; 宮本 斉児; 利光 晋一; 杉江 達夫; 草間 義紀; 芳野 隆治

Nakamura, Yukiharu*; Miyamoto, Seiji; Toshimitsu, Shinichi; Sugie, Tatsuo; Kusama, Yoshinori; Yoshino, Ryuji

新たに開発したD-T燃料供給・排気モデルを組み込んだトカマクシミュレーションコード(TSC)を用いて、15MAのプラズマ電流を200秒の間に1.5MAまで落とすITERの放電停止シナリオを評価した。プラズマ電流が10MAに減少した600秒の時点で、核燃焼$$alpha$$粒子加熱を止めるためNBの補助加熱を停止し、同時に、Hモード境界輸送障壁のペデスタル構造を意図的に取り除くことでエネルギー閉込めをHモードからLモードに切り替えた。これにより、真空容器内に中性粒子が蓄積する一方プラズマ密度が減少する様子や周辺自発電流の消滅、これによる内部インダクタンスの急増などH-Lモード遷移の際の詳細挙動を調べ、ITER排気システムの性能を評価した。さらに、H-Lモード遷移を起こすと放電を止めてしまう放射崩壊が発生する可能性があることを初めて示した。また、H-Lモード遷移後、170GHzのO-mode波を用いた電子サイクロトロン(EC)加熱をすることで放射崩壊のリスクを回避できることを明らかにした。

The ITER termination scenario from 15 MA to 1.5 MA (500 s $$<$$ t $$leq$$ 700 s) was reviewed by self-consistent simulations with the TSC code, comprised of newly developed D-T fuelling and pumping-out system. At 600 s, when the plasma current decreased to 10 MA, auxiliary NB heating was switched off to cease fusion $$alpha$$-heating. Simultaneously, the energy confinement switches H to L mode by intentionally removing the H mode pedestal of edge transport barrier. The H to L mode transition dynamics, ${it e.g.}$ reduction in the plasma density while building-up of in-vessel neutral gas, disappearance of the edge BS current and consequent jump in the internal inductance $$l_i(3)$$, were investigated to assess performance of the ITER pump-out system. It was newly shown that the forced H to L mode transition may trigger a radiation collapse, consequently terminating the discharge. It was also demonstrated that EC heating with 170 GHz O-mode wave after the H to L mode transition provides an effective control means to hedge risk of the radiation collapse.

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