Resonant magnetic perturbation for ELM suppression with helical ferritic steel inserts in tokamak DEMO reactor

トカマクDEMO炉におけるヘリカル状フェライト鋼設置によるELM抑制用共鳴磁場摂動

滝塚 知典*; 大山 直幸; 福田 武司*

Takizuka, Tomonori*; Oyama, Naoyuki; Fukuda, Takeshi*

トカマク核融合炉のHモード運転において、ダイバータ板の損耗を増やすELMを除去することが必要である。これまでの実験で、分割コイルを用いて作った共鳴磁場摂動(RMP)によりELMを抑制することができた。しかし中性子束の大きいDEMO炉では、第一壁近傍にコイルを設置することは難しい。ここでわれわれは、トカマクDEMO炉に、コイルを置かず、フェライト鋼をヘリカル状に配置することでRMPを作る革新的方法を提案する。ヘリカル状のフェライト鋼設置(FSI)により、軸対称トロイダル磁場から自然にヘリカル摂動磁場が形成される。DEMO炉のプラズマペデスタル領域において、トロイダル磁場強度の数10程度の摂動磁場振幅が容易に得られる。これはRMPによるELM抑制に十分な大きさである。

Edge localized mode (ELM) must be eliminated which enhances the erosion of divertor plates in the H-mode operation of tokamak reactors. Suppression of ELM has been experimentally achieved by the resonant magnetic perturbation (RMP) with multipartite coils. In a DEMO reactor with strong neutron flux, however, it is desired the coils near the first wall not to be put in. We propose an innovative concept of the RMP for tokamak DEMO reactors without installing coils but inserting ferritic steels of the helical configuration. Helically perturbed magnetic field is naturally formed in the axisymmetric toroidal magnetic field through the helical ferritic steel inserts (FSIs). The perturbation amplitude in the plasma pedestal region can easily be set above several 10 of the toroidal field strength in the DEMO reactor condition, which is enough for the RMP to suppress ELM.