TSC modelling approach to mimicking the halo current in ASDEX upgrade disruptive discharges

ASDEXアップグレードのディスラプション放電におけるハロー電流観測データの再現を目指したTSCモデリング研究

中村 幸治*; Pautasso, G.*; 杉原 正芳*; 宮本 斉児; 利光 晋一; 芳野 隆治; ASDEX Upgrade Team*

Nakamura, Yukiharu*; Pautasso, G.*; Sugihara, Masayoshi*; Miyamoto, Seiji; Toshimitsu, Shinichi; Yoshino, Ryuji; ASDEX Upgrade Team*

ITERの真空容器及び容器内構造物への電磁力負荷の要因として特に重要なものは、VDE(垂直移動現象)の際に流れる大きなハロー電流である。これまでに、DINAコードによるJT-60のハロー電流解析の例は知られているものの、ハロー電流モデルの開発はまだ十分とは言えない状況である。最近、幾つかの実験グループによりハロー電流データが系統的に取得されており、軸対称2次元自由境界コードであるTSCによりデータを検証し、ハロー電流モデルを発展させることが必要とされている。本研究では、VDEの挙動と最大ハロー電流値の関係について理解を深めるため、ASDEXアップグレードのディスラプション放電を対象として解析を行った。高温のプラズマがゆっくりと下方向に動いていき、電流崩壊の間に急激な下方向VDEが起こるという観測結果を模擬するために、TSCにより系統的シミュレーションを行った。ハロー領域の温度と幅は、観測されているハロー電流値を再現するように決定した。この場合の下向きVDEの挙動は、実験での観測と良く一致した。ITERのディスラプション時のハロー電流挙動の予測を行うためには、ASDEXアップグレードの他の放電に対しても同様な解析を行っていくことが必要であり、現在実施中である。

Of particular importance for the assessment of electromagnetic loads on vacuum vessel and in-vessel components of ITER is the halo current which achieves a maximum during VDEs (VDE: vertical displacement event). However, halo current models have a limited development so far with a few exceptions such as a validation study of the JT-60U halo current modelling using the DINA code. Recently, several experimental groups have prepared systematic halo current data, and further model development and validation with these data need to be performed using an axisymmetric, two-dimensional, free boundary code, TSC. To enhance an understanding of the maximum halo current and large vertical shifts, a reference discharge was selected from those included in the ASDEX upgrade disruption database. Systematic TSC simulations were performed to mimic the observation of a slow VDE of hot plasma and an ensuing fast downward-going VDE during a subsequent plasma current quench. Careful parameter adjustment of the temperature and width of the halo region was examined to mimic measurements of the halo current. A spontaneous, downward-going VDE was reproduced accurately in a manner that closely resembled experimental observations.