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Characterization of cold background plasma during the runaway electron beam mitigation experiments in the JET tokamak

S. Sridhar, C. Reux, P. Beyer, M. Lehnen, I. Coffey, R. Guirlet, N. Fedorczak, JET contributors2020年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

Disruptions are a major threat to future tokamaks including ITER. They generate excessive electromagnetic forces, heat loads and multi-MeV runaway electrons. The runaway electron beam carries the risk of in-vessel component damage and even the structures beyond them. Thus, prevention of the runaway beam generation or the mitigation of the developed beam is of prime importance. In JET ITER-like wall, the runaway electron beams triggered by massive gas injection (MGI) coexists with a cold background plasma. Lines corresponding to the higher ionization states of argon are observed in VUV spectra outside of the runaway region suggesting a hot background plasma.Using the quantitative analysis of the VUV spectroscopy, the temperature profiles of the background plasmas are estimated using a synthetic line ratios method. The background plasmas at JET-ILW are found to be hotter than other tokamaks where mitigation of the runaway electron beam was unconditionally successful. The volume-averaged Te is found to increase linearly with the gas amount used to trigger the disruption and the electron density in the far scrape-off layer. It is independent of other background plasma properties. A 0D/1D power balance of the post-disruption physical systems is made using the characteristics of the background plasma. The collisional power loss of the runaway electron beam is the primary power source heating the background plasma.

日本語訳

ディスラプションは、将来のトカマク(ITERを含む)にとって主要な脅威である。これらは、過大な電磁力、熱負荷、およびMeV級の runaway 電子を生成する。runaway 電子ビームは、容器内コンポーネントやその背後にある構造物にまで損傷を与えるリスクを伴う。したがって、runaway 電子ビームの発生防止または既に発生したビームの緩和は極めて重要である。JETのITERライク壁環境において、大量ガス入射(MGI)によって誘発された runaway 電子ビームは、低温の背景プラズマと共存することが観測されている。runaway 領域外のVUVスペクトルにおいて、高電離状態のアルゴン由来の輝線が観測され、高温の背景プラズマの存在が示唆された。合成輝線比法を用いたVUV分光の定量解析により、背景プラズマの温度分布が推定された。その結果、JET-ILWにおける背景プラズマは、runaway 電子ビームの緩和が無条件に成功した他のトカマクと比較して、高温であることが明らかになった。また、体積平均電子温度(Te)は、ディスラプションを誘発するために使用されたガス量と、スクレイプオフ層(SOL)遠方部の電子密度に比例して増加することが分かった。一方、他の背景プラズマ特性には依存しないことが示された。さらに、ディスラプション後の物理系における0次元/1次元(0D/1D)パワーバランスモデルを構築し、背景プラズマの加熱源として、runaway 電子ビームの衝突損失が主要であることを明らかにした。

装置

jet高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

JETElectron beamsRunaway electron
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