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Liquid jets for fast plasma termination in tokamaks

M.N. Rosenbluth, S.V. Putvinskij, P.B. Parks1997年被引用 34Nuclear FusionIF 3出版社

Recent simulations by Putvinskij et al. (PSI Conference, 1996) have shown that introducing impurities into the plasma in order to mitigate adverse disruption effects in ITER may actually be deleterious because of a potentially unwelcome phenomenon: generation of multi-MeV runaway electrons by the collisional avalanche mechanism (Rosenbluth, M.N., et al., in Fusion Energy 1996 (Proc. 16th Int. Conf. Montreal, 1996), Vol. 2, IAEA, Vienna (in press) Paper FP-26). The injection of a liquid hydrogen jet to deliver a massive density increase is proposed as a means of avoiding runaways, while providing the same beneficial effects as impurities. A discussion of many jet related topics, such as ablation/penetration, jet breakup time and stability, is presented. Owing to an ablation pressure instability, it is predicted that the jet will quickly break up into a regular chain of droplets with dimensions of approximately the size of the jet radius. It is found that while deep penetration in the plasma can easily be achieved, bubble growth and disruptive boiling (hashing) during the propagation in the vacuum gap between the nozzle exit and the plasma are the main processes limiting the jet survival time. Calculations indicate that for ITER reference parameters, the jet can remain coherent in vacuum for a distance ~1 m before disintegrating. On the basis of this present understanding, the prospect for the safe termination of ITER discharges by high density liquid jet injection appears promising

日本語訳

最近のPutvinskijらによるシミュレーション(PSI会議、1996年)は、ITERにおける有害なディスラプション効果を緩和するためにプラズマに不純物を導入することが、実際には有害となり得ることを示している。なぜなら、衝突雪崩機構による多MeVの逃走電子の生成という、潜在的に望ましくない現象が起こり得るからである(Rosenbluth, M.N.ら、Fusion Energy 1996(第16回国際会議、モントリオール、1996年)、第2巻、IAEA、ウィーン(印刷中)、論文FP-26)。高密度の液体水素ジェットを注入して密度を大幅に増加させることが、逃走電子を回避しつつ、不純物と同じ有益な効果をもたらす方法として提案されている。アブレーション/浸透、ジェットの分裂時間、安定性など、ジェットに関連する多くの話題について議論がなされている。アブレーション圧力不安定性により、ジェットはジェット半径とほぼ同程度の寸法を持つ規則的な液滴列へと急速に分裂すると予測されている。プラズマへの深い浸透は容易に達成できる一方、ノズル出口とプラズマの間の真空ギャップにおける伝播中の気泡成長と破壊的沸騰(ハッシング)が、ジェットの生存時間を制限する主要なプロセスであることが分かっている。計算によれば、ITER参照パラメータに対して、ジェットは分裂するまでに約1mの距離を真空中でコヒーレントに維持できることが示されている。この現在の理解に基づけば、高密度液体ジェット注入によるITER放電の安全な終了の見通しは有望である。

装置

iter中精度(概要文一致)

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Fusion Advanced Studies Torus
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