Extension of halo current model by introducing sheath constraints

シースの制約を考慮したハロー電流モデルの拡張

宮本 斉児; 杉原 正芳*; 杉江 達夫; 草間 義紀

Miyamoto, Seiji; Sugihara, Masayoshi*; Sugie, Tatsuo; Kusama, Yoshinori

垂直移動現象(VDE)とそれによって引き起こされるプラズマディスラプションは、ITERの真空容器に重大な電磁力負荷を与える。この電磁力は、おもに電流崩壊時間の真空容器時定数に対する比、、によって決まっており、真空容器電磁力はこの比とともに増大する。本発表では、を決めているハロープラズマの抵抗に着目し、最大電磁力を評価する。ハロープラズマと真空容器壁の境界に存在する静電シースは、壁に流入するハロー電流を制限し、ハロー電流経路の抵抗を増大させる。シース自体の抵抗が加わることに加え、ハロー電流密度が制限されることでジュール熱の発生が抑えられるため、ハロープラズマの温度がある値以下に抑制され、したがって抵抗はある値よりも小さくはならない。これらの制約を、ディスラプションシミュレーションコードDINAのハロー電流モデルに取り入れ、ITERの垂直移動現象シナリオのシミュレーションを行った。ジュール加熱とシース熱伝達の釣り合いに基づいてハローの抵抗を決定することにより、ディスラプション時のエネルギーの流れを自己矛盾なく取り扱った。

Vertical displacement events (VDEs) and subsequent plasma major disruptions induce severe electromagnetic force on the vacuum vessel (VV) of the ITER machine. The force primarily dependent on the ratio of current quench time to the vessel resistive time constant, , and the vertical force on the VV increases with this ratio. In this presentation, the primary concern is the resistivity of halo, which determines and hence the maximum vertical force. The electrostatic sheath on the boundary between halo plasma and the wall is considered as a constraint on the halo current flowing into the wall. The sheath increases resistance of the halo path; the sheath adds the sheath resistance, and the limitation of halo current density restrains halo temperature and thereby conductivity from exceeding a certain value because the power input from joule heating is limited. These constraints were implemented in the disruption simulation model of DINA. A self-consistent simulation of ITER VDE scenario is presented, where halo resistance is determined based on the balance between joule heating and sheath transmission power.