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Inter-machine plasma perturbation studies in EU-DEMO-relevant scenarios: lessons learnt for prediction of EM forces during VDEs

G. Sias, S. Minucci, M. Lacquaniti, R. Lombroni, A. Fanni, G. Calabrò, B. Cannas, F. Pisano, M. Siccinio, G. Ramogida2022年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

To support the deployment of the DEMO wall protection strategy, the development of comprehensive analyses is essential to understand the implications of transient perturbations on plasma shape control and on vertical stability, some of the most critical aspects to be considered in elongated plasmas. The design activities of the DEMO limiter structures require a deep understanding of the effects induced by transient plasma perturbations coupled with one of the most severe load conditions to occur in tokamaks, the vertical displacement event (VDE). Since electromagnetic (EM) loads during VDE phases are among the DEMO limiter's design drivers, this study focuses on predictive simulations of the final plasma position and of EM loads following a VDE. For this purpose, a multi-tokamak study, supported by the construction of an inter-machine database containing experimental transient plasma perturbations and VDEs from JET and ASDEX Upgrade (AUG), has been carried out. It aims to characterize some transient plasma perturbations that may lead to high control efforts by the vertical stability system in terms of variations of the plasma's internal parameters and vertical displacements. Consequently, such experimental transient plasma perturbations have been properly scaled to DEMO reference geometries with different magnetic configurations, to be simulated in terms of plasma dynamical behaviour by means of MAXFEA code. Finally, initial predictive EM loads on DEMO limiter structures are discussed in the case of VDEs following plasma perturbations.

日本語訳

DEMOウォール保護戦略の展開を支援するためには、プラズマ形状制御および垂直安定性に対する過渡的摂動の影響を理解するための包括的な解析が不可欠であり、これらは細長いプラズマにおいて考慮すべき最も重要な側面の一部である。DEMOリミッター構造の設計活動には、トカマクで発生する最も厳しい負荷条件の一つである垂直変位事象(VDE)と結合した過渡的プラズマ摂動によって誘起される影響の深い理解が必要である。VDE期間中の電磁(EM)負荷はDEMOリミッターの設計要因の一つであることから、本研究はVDE後の最終プラズマ位置およびEM負荷の予測シミュレーションに焦点を当てている。この目的のため、JETおよびASDEX Upgradeからの実験的過渡プラズマ摂動とVDEを含む機械間データベースの構築によって支援された多トカマク研究が実施された。これは、プラズマの内部パラメータおよび垂直変位の変動という観点から、垂直安定性システムによる高い制御努力につながる可能性のあるいくつかの過渡的プラズマ摂動を特徴付けることを目的としている。その結果、このような実験的過渡摂動は、MAXFEAコードによるプラズマ動的挙動の観点からシミュレーションされるべく、異なる磁気配位を持つDEMO基準形状に適切にスケーリングされた。最後に、プラズマ摂動後のVDEの場合におけるDEMOリミッター構造上の初期予測EM負荷について議論する。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)jet中精度(概要文一致)

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DEMOEU-DEMO
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