We present results from three-dimensional ideal magnetohydrodynamic simulations of unmagnetized dense plasma jet injection into a uniform hot strongly magnetized plasma, with the aim of providing insight into core fuelling of a tokamak with parameters relevant for ITER and National Spherical Torus Experiment (NSTX). Unmagnetized dense plasma jet injection is similar to compact toroid injection but with much higher plasma density and total mass, and consequently lower required injection velocity. Mass deposition of the jet into the background appears to be facilitated via magnetic reconnection along the jet's trailing edge. The penetration depth of the plasma jet into the background plasma is mostly dependent on the jet's initial kinetic energy, and a key requirement for spatially localized mass deposition is for the jet's slowing-down time to be less than the time for the perturbed background magnetic flux to relax due to magnetic reconnection. This work suggests that more accurate treatment of reconnection is needed to fully model this problem. Parameters for unmagnetized dense plasma jet injection are identified for localized core deposition as well as edge localized mode (ELM) pacing applications in ITER and NSTX-relevant regimes.
我々は、一様な高温強磁化プラズマへの非磁化高密度プラズマジェット注入の三次元理想磁気流体力学シミュレーションの結果を提示する。その目的は、ITERおよびNational Spherical Torus Experiment（NSTX）に関連するパラメータを持つトカマクの中心燃料供給に関する知見を提供することである。非磁化高密度プラズマジェット注入はコンパクトトロイド注入に類似しているが、プラズマ密度と全質量がはるかに高く、その結果として必要な注入速度はより低い。背景プラズマへのジェットの質量堆積は、ジェットの後縁に沿った磁気リコネクションを介して促進されるようである。背景プラズマへのプラズマジェットの侵入深さは主にジェットの初期運動エネルギーに依存し、空間的に局在した質量堆積のための重要な要件は、ジェットの減速時間が、磁気リコネクションによる摂動を受けた背景磁束の緩和時間よりも短いことである。この研究は、この問題を完全にモデル化するためには、リコネクションのより正確な取り扱いが必要であることを示唆している。非磁化高密度プラズマジェット注入のパラメータは、ITERおよびNSTX関連のレジームにおける局在した中心部堆積と周辺局在モード（ELM）ペーシング応用の両方について特定される。