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Free boundary current ramp and current profile control in a D-T ignition experiment

L.E. Sugiyama, M. Nassi1992年被引用 13Nuclear FusionIF 3出版社

The importance of the initial current rise phase of a toroidal, magnetically confined plasma to the fusion ignition of a deuterium-tritium mixture at high magnetic field and current is pointed out. Numerical results from the simulation of a free boundary plasma, using the axisymmetric transport and MHD evolution code TSC, extend and verify the analytic and experimental results. The current ramp can drive a large amount of Ohmic heating at high central temperatures and can contribute significantly to reaching ignition in high field machines. Simultaneous control of the rate of current rise, the plasma shape and position, and the plasma density allows D-T ignition to be attained with stable, monotonically decreasing toroidal current density profiles and with magnetic field line parameters q(ψ) that do not lead to large sawtooth oscillations, when the plasma current diffuses under a collisional (neoclassical) resistivity alone. The results apply to existing low q plasmas and suggest the possibility of control of the electron temperature in the central and outer regions of the plasma to enhance both current density control and ignition

日本語訳

初期電流立ち上げ位相が、高磁場・高電流における重水素-トリチウム混合プラズマの磁気閉じ込め核融合点火にとって重要であることが指摘される。軸対称輸送・MHDコードTSCを用いた自由境界プラズマのシミュレーションによる数値結果は、解析的結果および実験的結果を拡張し、検証するものである。電流立ち上げは、高い中心温度において大量のオーミック加熱を駆動することができ、高磁場装置における点火達成に大きく寄与し得る。電流立ち上げ速度、プラズマ形状および位置、ならびにプラズマ密度を同時に制御することにより、プラズマ電流が衝突(新古典)抵抗のみによって拡散する場合でも、単調に減少するトロイダル電流密度分布と、大きな鋸歯状振動を引き起こさない磁力線パラメータq(ψ)を有する状態で、D-T点火を達成することが可能となる。これらの結果は既存の低qプラズマに適用可能であり、電流密度制御と点火の両方を強化するための、プラズマ中心部および周辺部における電子温度制御の可能性を示唆するものである。

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