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MHD instabilities leading to disruptions in low beta JT-60U reversed shear plasmas

M. Takechi, T. Fujita, Y. Ishii, T. Ozeki, T. Suzuki, A. Isayama, the JT-60 Team2005年被引用 7Nuclear FusionIF 3出版社

High performance reversed shear (RS) discharges with strong internal transport barrier (ITB) and flat pressure profile in the plasma core region disrupt frequently even with low beta. We analysed MHD instabilities leading to low beta disruption with measuring fluctuations and current profile with MSE measurement. We mainly observed two types of disruptions. One is the disruption without precursor at surface q ∼ integer. The other is the disruption with n = 1 precursor of γ > 100 ms. The poloidal mode number of the n = 1 mode is equal to the outermost integer of q. The n = 1 mode exists continuously from the peripheral region to the ITB layer or the n = 1 modes exist separately at the peripheral region and at the ITB layer. The phase has a difference of 180° between at the peripheral region and at the ITB layer. To explain these characteristics of disruption, we introduce a simple model where disruption occurs when both MHD instabilities at the plasma surface and at the q = m/n surface in the RS region, where m and n are the poloidal and the toroidal mode numbers of the surface MHD instability, are simultaneously unstable. This simple model can explain almost all observed disruption by two processes. One is the surface mode triggered disruption, which occurs when surface q changes; the corresponding q = m/n surface at ITB layer changes discretely. The other is the internal mode triggered disruption, which occurs when the corresponding q = m/n surface becomes unstable gradually.

日本語訳

高性能の逆転シア(RS)放電は、強い内部輸送障壁(ITB)とプラズマ中心領域における平坦な圧力分布を有するが、低ベータであっても頻繁に崩壊する。我々は、MSE測定による電流分布と変動の測定を用いて、低ベータ崩壊につながるMHD不安定性を解析した。我々は主に2種類の崩壊を観測した。1つは、q ∼ 整数の有理面における前駆現象を伴わない崩壊である。もう1つは、γ > 100 msのn = 1前駆現象を伴う崩壊である。n = 1モードのポロイダルモード数は、qの最も外側の整数値に等しい。n = 1モードは、周辺領域からITB層まで連続的に存在するか、あるいはn = 1モードが周辺領域とITB層に別々に存在する。その位相は、周辺領域とITB層の間で180°の差を有する。これらの崩壊特性を説明するために、我々は、プラズマ表面におけるMHD不安定性とRS領域のq = m/n有理面におけるMHD不安定性(ここでmおよびnは表面MHD不安定性のポロイダルおよびトロイダルモード数である)の両方が同時に不安定となった場合に崩壊が発生するという単純なモデルを導入する。この単純なモデルは、観測されたほぼすべての崩壊を2つの過程によって説明できる。1つは表面モード誘起崩壊であり、表面qが変化したときに発生し、対応するq = m/n有理面がITB層において離散的に変化する。もう1つは内部モード誘起崩壊であり、対応するq = m/n有理面が徐々に不安定化したときに発生する。

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MagnetohydrodynamicsPlasma disruptionJT-60UReversed magnetic shearMHD instabilities
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