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論文

Discrepancy between modelled and measured radial electric fields in the scrape-off layer of divertor tokamaks; A Challenge for 2D fluid codes?

Chankin, A. V.*; Coster, D. P.*; 朝倉 伸幸; Bonnin, X.*; Conway, G. D.*; Corrigan, G.*; Erents, S. K.*; Fundamenski, W.*; Horacek, J.*; Kallenbach, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(5), p.479 - 489, 2007/05

 被引用回数:34 パーセンタイル:73.8(Physics, Fluids & Plasmas)

スクレイプオフ層における径方向電場はプラズマ・ドリフト運動を発生する要因である。また、プラズマ・ドリフト運動の速度は、トロイダルプラズマでは内外非対称となり、そのトロイダル効果を打ち消す方向に磁力線に沿った高速プラズマ流が発生する。実験において観測されている高速プラズマ流の発生機構を理解するため、ドリフト効果を導入したダイバータ流体コード(SOLPS及びEDGE2D)による計算を、JETやASDEX-Upgradeの実験で測定された大きな電場分布を考慮し初めて行った。その結果、プラズマ流速は従来のシミュレーション結果よりも3倍程度増加し、従来のシミュレーションでは定量的に再現できなかった実験結果をほぼ説明できる。ドリフト効果が、プラズマ周辺部において高速プラズマ流が発生する大きな要因の一つであることが明らかとなった。

論文

Plasma-surface interaction, scrape-off layer and divertor physics; Implications for ITER

Lipschultz, B.*; 朝倉 伸幸; Bonnin, X.*; Coster, D. P.*; Counsell, G.*; Doerner, R.*; Dux, R.*; Federici, G.*; Fenstermacher, M. E.*; Fundamenski, W.*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

国際トカマク物理活動(ITPA)スクレイプオフ層(SOL)及びダイバータ物理トピカルグループが、各国のトカマク実験データを検討した成果を発表する。(1)ELMによりSOLへ排出されたプラズマが極性ドリフトにより第一壁方向へ輸送されるモデルを、リミターでの熱負荷計測結果に基づき提案した。この場合、ITERにおいてELMによるリミターが受ける熱負荷は損失エネルギーの10-20%と考えられる。(2)ディスラプション時のダイバータへの熱負荷について最近のデータをまとめた。高密度ディスラプションでは、熱崩壊時以前に最大80%のエネルギーが放射損失により失われること,熱崩壊時は熱流束の幅が広がることなどが実験データベースから明らかとなった。ITERにおけるダイバータへの熱負荷は以前の予測よりも減少した。ただし、内部輸送障壁の崩壊や垂直変異イベントでは大きな熱負荷と考えられる。また、不純物のガスジェット及びペレット入射による熱負荷の緩和結果についても述べる。ほかに(3)ITERにおけるトリチウムの蓄積量の予測,(4)タングステンタイル、及び炭素タイルにおける複合プラズマ材料相互作用に関してもまとめる。

口頭

JT-60超伝導化改修装置のダブルヌルダイバータシミュレーション

鈴木 優; 川島 寿人; Coster, D. P.*; 櫻井 真治; 松川 誠; 玉井 広史

no journal, , 

JT-60超伝導化改修装置(JT-60SA)は、高ベータプラズマの長時間閉じ込めを特徴の一つとしており、高ベータ化にかかわる装置アスペクト比,プラズマ断面形状等のパラメータとダイバータプラズマの最適設計との両立が重要なテーマである。ここでは、装置の持つ広い運転パラメータの中でも特徴的なダブルヌルダイバータ配位について、B2.5/Eireneコードを用いて行った数値シミュレーションの初期結果につき報告する。JT-60SAのダブルヌル標準配位;CDN(connected-double-null)を解析対象とし、ダイバータプラズマ特性を評価した。また、上側ヌル点を若干SOL外側にずらし、下側ヌル点と異なる磁気面上に置いた配位;DDN(disconnected-double-null)でのダイバータプラズマ特性との比較検討を行った。流入境界条件は、プラズマ電子密度ne=2.0$$times$$10$$^{19}$$[/m$$^{3}$$],SOLへの流入パワーQe=Qi=10[MW]とした。シミュレーションの結果、CDNでは上下ダイバータ板に均等に流入する熱及び粒子束が、DDNでは下側ダイバータ板に集中することが解析的に示せた。さらに、CDN配位でインボード側及びアウトボード側赤道面からD2ガスパフを行った場合とダイバータ板上でのカーボンスパッタリングにより生じる炭素不純物を考慮した場合についてシミュレーションを行った。いずれのケースも、ダイバータプラズマ部の低温高密度化が促進され、ダイバータ板への熱負荷の低減が確認できた。

口頭

JT-60超伝導化改修装置(JT-60SA)のダイバータシミュレーション,2

鈴木 優; 川島 寿人; Coster, D. P.*; 櫻井 真治; 松川 誠; 玉井 広史

no journal, , 

JT-60超伝導化改修装置(JT-60SA)には、アスペクト比やプラズマ断面形状の制御性に多様な機動性と自由度が要求されており、特に高三角度配位とITER模擬配位の両プラズマ配位に対応し得るダイバータ形状の最適化が重点課題である。今回の解析では、プラズマ形状が大きく異なる両配位に適応させたダイバータ形状を対象にB2-Eireneコードを用いたシミュレーションを実施し、ダイバータプラズマ特性やターゲットの熱負荷分布等を評価した。今回のダイバータ形状では、高三角度配位時には外側レグがITER模擬配位でのフラットドームをターゲットとするため、スロート長は短く熱流幅が広がり、熱負荷のピーク値は高くはない。しかし、オープンダイバータ気味の配位となるためリサイクリング率が低く、ダイバータプラズマの低温高密度化を促進するためには、フラットドーム部を垂直化させ、クローズド化の方向に近づける必要があることがわかった。一方、最大加熱パワー時(SOLへの流入パワー: Qtotal=35MW)、ITER模擬配位では、ターゲット熱負荷は内外ともにモノブロック型ダイバータの許容熱負荷を超えた。ガスパフによりターゲット熱負荷を低減できる見通しが立ったが、燃料ガスでは注入量が多くなるため、不純物ガス入射も視野に入れた検討が必要であることがわかった。今後、ガスパフ位置と量、及び、不純物ガス入射等による熱負荷低減効果のシミュレーションを行い、両プラズマ配位に適応したダイバータ設計を図る必要がある。

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