ITERディスラプション解析のためのDINAシミュレーションモデルの検証; TSCシミュレーション及びASDEX-U計測データとの比較

Verification of DINA simulation model for ITER disruption analysis; Comparison with TSC simulations and ASDEX-U measurements

宮本 斉児; 諫山 明彦; 杉原 正芳*; 草間 義紀

Miyamoto, Seiji; Isayama, Akihiko; Sugihara, Masayoshi*; Kusama, Yoshinori

垂直移動現象(VDE)やプラズマディスラプションの正確なモデル化は、それによって引き起こされる真空容器への電磁力や熱負荷を評価するために欠かすことはできない。これまで、ITERでのディスラプションのモデル化はDINAコードを用いて行われてきたが、他のコードや実験による観測結果を用いてDINAコードの結果を検証しておくことが重要である。TSCコードはDINAコードとともに、トカマク磁場の時間発展シミュレーションによく用いられているコードである。DINAコードとTSCコードは、磁場の時間発展の計算に全く異なる手法を用いており、コード間の比較計算(ベンチマーク)によってモデルの差異が計算結果に及ぼす影響が明らかになると期待される。本研究では、プラズマの抵抗率、ブランケットモジュールの時定数、初期プラズマパラメーターをDINAコードとTSCコードのシミュレーションで注意深くそろえた。その結果、VDE時のプラズマの動きやディスラプション時の電流崩壊の波形が両コードで非常によく一致することがわかった。このことは、DINAコードによるITERのディスラプション解析結果に一定の確証を与える。発表では、ASDEX-Uトカマクの実験データとDINAコードの比較についても報告する。特に、シミュレーションモデルに静電シースの効果を取り入れることの必要性について議論する。

Accurate modeling of VDEs (Vertical Displacement Events) and plasma disruptions is crucial for estimating disruption-induced forces and heat loads. So far the DINA code has been devoted to the ITER disruption analysis. However, it is important to validate the code results with other codes and experiments. The TSC code is one of the most widely used codes in flux evolution simulation as well as the DINA code. TSC and DINA take very different approach in calculating flux evolution and, therefore, it is worth benchmarking DINA against TSC for revealing the model difference and its effect on the accuracy of simulations. In the past, such benchmark activity was conducted but significant differences could not be diminished due to a large number of model differences. In this study, resistivity of the plasma, time constants of blanket modules and initial plasma equilibrium in the both codes are carefully adjusted each other. The result shows an excellent match in current quench behavior and VDE motion. This observation confirms the reliability of the DINA analysis of ITER disruption. Finally halo current model used in DINA and TSC is benchmarked against experimental data from ASDEX-U. Some needs of model extension, especially necessity of sheath constraint, are discussed.