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Runaway electron mitigation by 3D fields in the ASDEX-Upgrade experiment

M Gobbin, L Li, Y Q Liu, L Marrelli, M Nocente, G Papp, G Pautasso, P Piovesan, M Valisa, D Carnevale2018年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Disruption-generated runaway electron (RE) beams represent a severe threat for tokamak plasma-facing components in high current devices like ITER, thus motivating the search of mitigation techniques. The application of 3D fields might aid this purpose and recently was investigated also in the ASDEX Upgrade experiment by using the internal active saddle coils (termed B-coils). Resonant magnetic perturbations (RMPs) with dominant toroidal mode number n = 1 have been applied by the B-coils, in a RE specific scenario, before and during disruptions, which are deliberately created via massive gas injection. The application of RMPs affects the electron temperature profile and seemingly changes the dynamics of the disruption; this results in a significantly reduced current and lifetime of the generated RE beam. A similar effect is observed also in the hard-x-ray (HXR) spectrum, associated to RE emission, characterized by a partial decrease of the energy content below 1 MeV when RMPs are applied. The strength of the observed effects strongly depends on the upper-to-lower B-coil phasing, i.e. on the poloidal spectrum of the applied RMPs, which has been reconstructed including the plasma response by the code MARS-F. A crude vacuum approximation fails in the interpretation of the experimental findings: despite the relatively low β () of these discharges, a modest amplification (factor of ) of the edge kink response occurs, which has to be considered to explain the observed suppression effects.

日本語訳

ディスラプションによって生成される逃走電子(RE)ビームは、ITERのような大電流装置におけるプラズマ対向機器にとって深刻な脅威であり、そのため緩和手法の探索が動機づけられている。3D磁場の印加がこの目的に有効である可能性があり、最近ではASDEX Upgrade実験においても、内部アクティブサドルコイル(Bコイルと呼ばれる)を用いた検討が行われた。優勢なトロイダルモード数n = 1を有する共鳴磁場摂動(RMP)がBコイルによって印加され、大規模ガス注入によって意図的に生成されたディスラプションの前および最中に、RE特有のシナリオで適用された。RMPの印加は電子温度分布に影響を及ぼし、ディスラプションのダイナミクスを変化させたように見え、その結果、生成されるREビームの電流と持続時間が大幅に低減された。同様の効果は硬X線(HXR)スペクトルにも観測され、RE放出に関連して、RMP印加時に1 MeV以下のエネルギー成分が部分的に減少することを特徴とする。観測された効果の強さは、Bコイルの上下位相に強く依存し、すなわち印加されるRMPのポロイダルスペクトルに依存する。このスペクトルは、MARS-Fコードによるプラズマ応答を含む再構成によって求められた。真空近似による粗い評価では実験結果を解釈できず、これらのディスチャージの比較的低いβ値( )にもかかわらず、エッジキンク応答の適度な増幅(倍率 )が生じ、観測された抑制効果を説明するためにはこれを考慮する必要があることが示された。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

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ASDEXASDEX UpgradeRunaway electron
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