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Validation of a tearing mode locking model using a database of disruptive plasmas at ASDEX Upgrade

V Klevarová, H Zohm, G Pautasso, G Tardini, R McDermott, G Verdoolaege, J Snipes, P C de Vries, M Lehnen, the EUROfusion MST1 team2020年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

An exploratory study is presented that aims at validating a model for mode locking on the basis of a large set of ASDEX Upgrade (AUG) discharges. Not discriminating between plasma configurations, the model allows to estimate the duration of the deceleration phase, as well as the critical mode width for locking. Both quantities are important for the design of disruption avoidance algorithms that aim to affect the MHD mode rotation. It was found that the model successfully described locking of large modes in those cases where the deceleration started in a quasi-stationary phase of the discharge (i.e. with low variability of the global plasma angular momentum prior to mode seeding) and where deceleration took place over temporal intervals comparable to the momentum confinement time. Theoretical braking curves and locking durations predicted with the model were in good quantitative agreement with the experiment. On the other hand, the model failed to reproduce the braking curves of modes appearing towards the end of a transient phase, e.g. during an impurity influx or when approaching the disruptive density limit. It can be concluded that the modes were not the primary cause of the plasma momentum losses within the scope of the model. A modified mode equation of motion is proposed, which accounts for transient variation of the plasma density, e.g. during the development of a MARFE, and its impact on braking predictions is discussed. Furthermore, it was observed that a substantial fraction of modes was rotating at the onset of a major disruptive event. Consequences of this observation on disruption prediction schemes in AUG are examined.

日本語訳

探索的研究が提示されており、これはASDEX Upgrade(AUG)放電の大規模なデータセットに基づいて、モードロッキングのモデルを検証することを目的としている。プラズマ配位を区別することなく、このモデルは減速位相の持続時間とロッキングの臨界モード幅の両方を推定することを可能にする。これらの量はどちらも、MHDモード回転に影響を与えることを目的としたディスラプション回避アルゴリズムの設計にとって重要である。このモデルが、減速が放電の準定常位相(すなわち、グローバルなプラズマ角運動量の変動が小さい場合)で開始し、かつ減速が運動量閉じ込め時間に匹敵する時間間隔にわたって生じた場合に、大きなモードのロッキングをうまく記述することが見出された。モデルによって予測された理論的な減速曲線とロッキング持続時間は、実験と良好な定量的一致を示した。一方で、このモデルは、過渡位相の終わり近くに現れるモード、例えば不純物流入中やディスラプション密度限界への接近時に現れるモードの減速曲線を再現することはできなかった。このことから、モデルの範囲内では、これらのモードがプラズマ運動量損失の主な原因ではなかったと結論づけられる。MARFEの発生中など、プラズマ密度の過渡的な変化を考慮した修正モード運動方程式が提案され、それが減速予測に及ぼす影響が議論されている。さらに、主要なディスラプション事象の発生時に回転していたモードのかなりの割合が観測された。この観測結果がASDEX Upgradeにおけるディスラプション予測スキームに及ぼす影響が検討されている。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ASDEXASDEX UpgradeTearing mode
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