トカマクプラズマにおけるディスラプション時の電流減衰モデルの検証

托卡马克等离子体破坏过程中电流衰减模型的验证

• 批准号: 10J07694
• 负责人: 柴田 欣秀
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J07694/
• 关键词: ディスラプション; 電流減衰モデル; DINAコード; プラズマインダクタンス; HYBTOK-II; 局所ヘリカルコイル; リチウムビームプローブ; 電子密度計測; 雷流減衰モデル; 平衡計算コード; ポロイダルベータ; サーマルリチウムビームプローブ; 2次元計測

1.国際熱核融合実験炉(ITER)の装置設計の際に使用されているディスラプションシミュレーションコード(DINA)を使用し、大型トカマク装置JT-60Uで実際に観測されている電流クエンチ初期での電流減衰時間に大きく関与している電流密度分布の時間変化の決定機構について調査を行った。電流密度分布の決定には多くのプラズマパラメータの分布が関与しており、決定機構の解明には各種パラメータ分布の評価が必要となるが、ディスラプションは非常に速い現象であるため計測が難しいという問題がある。そこで、分布などが予測できるDINAコードを用いたネオンがスパフディスラプション実験の解析を行ったところ,実験時とは明らかに違うパラメータ条件で放電を再現することが出来たが、電流密度分布の変化は見られず、シミュレーションコードの仮定では実際の物理と明らかな差異があることが判明した。現在は計測できているパラメータを入力値として取り扱えるようにシミュレーションコードの改造を行っている。2.電流クエンチ中の電流密度分布の決定機構を実験的に解明するために、小型トカマク装置HYBTOK-IIにおいて局所ヘリカルコイルを用いたディスラプション時の電流密度分布変調実験を実施した。局所ヘリカルコイルはトカマクでの最外殻磁気面近傍に統計的磁場領域を形成するため、プラズマ周辺部の電流密度分布を変化させることが可能である。局所ヘリカルコイルの電流値・結線を変更することにより統計的磁場領域の拡大を実施したところ、電流クエンチ時の電流減衰時間が速まる傾向にあることが判明した。また、HYBTOK-IIでの通常のディスラプション時においては電流クエンチが発生する直前に電流密度分布が平坦化し、その後先端化していくが、統計的磁場領域が増えるにつれて電流クエンチ中の電流密度分布の回復(先端化)が悪くなることも判明した。さらに、リチウムビームプローブ計測より、HYBTOK-IIでのディスラプション時の高時間分解能の密度分布計測を行った。HYBTOK-IIではディスラプション発生の為にプラズマ電流を増加させているが、ディスラプション発生前ではプラズマ周辺部の有意な密度上昇は見られず、プラズマ中心部の変化がディスラプション発生に大きく関与していることがわかった。

1. The international thermonuclear fusion be 験 furnace (ITER) の device design の interstate に use さ れ て い る デ ィ ス ラ プ シ ョ ン シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド (DINA) を use し, large ト カ マ ク device JT - 60 u で be interstate に 観 measuring さ れ て い る current ク エ ン チ early で の current damping time に big き く masato and し て い の る current density distribution The time change decision-making body に に った て て investigation を line った. More than current density distribution の に は く の プ ラ ズ マ パ ラ メ ー タ の distribution が masato and し て お り, decision institutions の interpret に は various パ ラ メ ー タ distribution の review 価 が necessary と な る が, デ ィ ス ラ プ シ ョ ン は very に speed い phenomenon で あ る た め measuring が difficult し い と い う problem が あ る. そ こ で, distribution な ど が be で き る DINA コ ー ド を with い た ネ オ ン が ス パ フ デ ィ ス ラ プ シ ョ ン be 験 の parsing line を っ た と こ ろ, be when 験 と は Ming ら か に violations う パ ラ メ ー タ conditions で discharge を reappearance す る こ と が out た が, current density distribution の variations change は see ら れ ず, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド の 仮 set で は be international <s:1> physical と indicates ら な な differences がある <s:1> とが とが determination indicates た. Now は measuring で き て い る パ ラ メ ー タ を into force numerical と し て in り Cha え る よ う に シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド の transformation line を っ て い る. 2. The current ク エ ン チ の current density distribution in の decision institutions を be 験 of に interpret す る た め に, small ト カ マ ク device HYBTOK - II に お い て bureau ヘ リ カ ル コ イ ル を with い た デ ィ ス ラ プ シ ョ ン の when the current density distribution - adjustable be 験 を be applied し た. Bureau ヘ リ カ ル コ イ ル は ト カ マ ク で の most shell magnetic field of magnetic 気 face nearly alongside に statistical を form す る た め, プ ラ ズ マ 辺 department の current density distribution を variations change さ せ る こ と が may で あ る. Bureau ヘ リ カ ル コ イ ル の current numerical, connection を - more す る こ と に よ り statistics of the magnetic field の company, big を be applied し た と こ ろ, current ク エ ン チ の current damping time が speed ま る tendency に あ る こ と が.at し た. ま た, HYBTOK - II で の usually の デ ィ ス ラ プ シ ョ ン when に お い て は current ク エ ン チ が 発 raw す る ahead に が flat し and current density distribution そ の apex is changed after し て い く が, statistical analysis of magnetic field が raised え る に つ れ て current ク エ ン チ の の current density distribution in reply (apex) が 悪 く な る こ と も.at し た. さ ら に, リ チ ウ ム ビ ー ム プ ロ ー ブ measuring よ り, HYBTOK - II で の デ ィ ス ラ プ シ ョ ン の high time breakdown can の density distribution measuring line を っ た. HYBTOK - II で は デ ィ ス ラ プ シ ョ ン 発 の is に プ ラ ズ マ current を raised plus さ せ て い る が, デ ィ ス ラ プ シ ョ ン 発 living で は プ ラ ズ マ week 6 辺 の intentionally な density rises は see ら れ ず, プ ラ ズ マ の to the center - the が デ ィ ス ラ プ シ ョ ン 発 に big き く masato and し て い る こ と が わ か っ た.

项目成果

Experimental Investigation of Influence of Externally Applied Resonance Magnetic Perturbation on Magnetic Structure during Tokamak Disruption

托卡马克破裂时外加共振磁扰动对磁结构影响的实验研究

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Kanazawa;Y.Shibata;M.Okamoto;N.Ohno;K.Y.Watanabe;et al
• 通讯作者: et al

Effect of Externally Applied Resonance Magnetic Perturbation on Current Decay during Tokamak Disruption

托卡马克破裂过程中外加共振磁扰动对电流衰减的影响

• 发表时间: 2012
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: Y.Kanazawa;Y.Shibata;M.Okamoto;N.Ohno;S.Kajita
• 通讯作者: S.Kajita

Investigation of the current decay time in high β_p disruptive discharges of JT-60U

JT-60U高β_p击穿放电电流衰减时间研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 柴田欣秀;大野哲靖;梶田信;高木誠;柴田欣秀;Y.Shibata
• 通讯作者: Y.Shibata

JT-60U高β_pプラズマにおけるディスラプション時の電流減衰時間決定モデルの評価

JT-60U高β_p等离子体破坏过程中电流衰减时间测定模型的评估

• 发表时间: 2010
• 作者: 柴田欣秀;大野哲靖;梶田信;高木誠;柴田欣秀;Y.Shibata;柴田欣秀
• 通讯作者: 柴田欣秀

Analysis of Current Quench of the JT-60U Tokamak by Using Two Dimensional MHD equilibrium Calculation Code (DINA)

使用二维 MHD 平衡计算代码 (DINA) 分析 JT-60U 托卡马克的电流淬火

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Kawakami;Y.Shibata;K.Y.Watanabe;N.Ohno;et al
• 通讯作者: et al