Compact toroid injection method for fueling magnetized high temperature plasmas

用于为磁化高温等离子体提供燃料的紧凑环形喷射方法

基本信息

  • 批准号:
    10558070
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Compact toroid (CT) injection method for fueling a magnetized high temperature plasma has been studied experimentally and theoretically. This method is expected to be one of the advanced fueling methods for central fuelling in a large grade device like fusion reactor. CT injection experiments have been carried out in JFT-2M tokamak at JAERI using HIT-CTI (Himeji Institute of Technology-CT Injector) An increase in the line-average electron density was obtained in the plasmas with toroidal field of 0.8 T in the case of CT injection with velocity of 300 km/s.We have studied an effect on CT transportation in the drift tube due to an external field, B_<ext> which is crossing perpendicularly to the drift tube in the FACT device at Himeji Institute of Technology. We observed that CT shifted in the direction of -u×B_<ext> (u is CT velocity) when the polarity of inner electrode of plasma gun was negative and in the direction of +u×B_<ext> when the polarity was positive. Moreover, we measured CT was decelerated by B_<ext> and the penetration length into B_<ext> becaome shorter as the strength of B_<ext> increased.The fuelling process by a CT injection has been investigated by using MHD numerical three dimensional simulations, where CTs are injected into a magnetized plasma region. The results showed that an injected CT into a magnetized target plasma suffered from a tilting instability, which grew with a similar timescale to that of the CT penetration which was accompanied by magnetic reconnection between the CT magnetic field and target magnetic field.
用于为磁化高温等离子体提供燃料的紧凑环形(CT)喷射方法已经在实验和理论上进行了研究。该方法有望成为聚变反应堆等大型装置集中加料的先进加料方法之一。在 JAERI 的 JFT-2M 托卡马克中使用 HIT-CTI(姬路工业大学 CT 注入器)进行了 CT 注入实验。在以 300 km/s 的速度注入 CT 的情况下,在环形场为 0.8 T 的等离子体中,获得了线平均电子密度的增加。我们研究了外场对漂移管中 CT 传输的影响, B_<ext> 与姬路工业大学 FACT 装置中的漂移管垂直交叉。我们观察到,当等离子枪内电极极性为负时,CT沿-u×B_<ext>方向移动(u为CT速度),当极性为正时,CT沿+u×B_<ext>方向移动。此外,我们测量到 B_<ext> 使 CT 减速,并且随着 B_<ext> 强度的增加,B_<ext> 的穿透长度变得更短。通过使用 MHD 数值三维模拟研究了 CT 注入的燃料过程,其中 CT 被注入磁化等离子体区域。结果表明,注入磁化目标等离子体的 CT 会遭受倾斜不稳定性,该不稳定性以与 CT 穿透相似的时间尺度增长,并伴随着 CT 磁场和目标磁场之间的磁重联。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Ogawa: "Compact toroid injection as fueling in the JET-2M tokamak"Journal of Nuclear Materials. Vol.290-293. 454-458 (2001)
H.Okawa:“紧凑环形喷射作为 JET-2M 托卡马克的燃料”核材料杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Miyazawa et al.: "Design of Spheromak Injection Using Conical Accelerator for Large Helical Device"Research Report NIFS Series. NIFS-614. 1-14 (1999)
J.Miyazawa 等人:“Design of Spheromak Injection using Conical Accelerator for Large Helical Device”研究报告 NIFS 系列。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Miyazawa et al.: "Possibility of Profile control using Compact Toroid Injection on Large Helical Device" Japanese Journal of Applied Physics. 37. 6620-6627 (1998)
J.Miyazawa 等人:“在大型螺旋装置上使用紧凑环形注射进行轮廓控制的可能性”日本应用物理学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
福本直之: "磁場閉じ込め装置での粒子補給システムの現状と課題-コンパクトトーラス(CT)入射-"プラズマ・核融合学会誌. 77. 246-251 (2001)
Naoyuki Fukumoto:“磁场限制装置中粒子补充系统的现状和问题 - 紧凑环面 (CT) 注入 -”日本等离子体与聚变科学学会杂志 77. 246-251 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Suzuki: "Deceleration mechanism of spheromak-like compact toroid penetrating into magnetized plasmas"Physic of Plasmas. Vol.7. 5033-5037 (2000)
Y.Suzuki:“类球形紧凑环形线圈穿透磁化等离子体的减速机制”等离子体物理学。
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
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Physics of Relaxation in Coaxial Helicity Injection
同轴螺旋注入中的弛豫物理
  • 批准号:
    09045057
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 7.36万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
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