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Non-axisymmetric ideal equilibrium and stability of ITER plasmas with rotating RMPs

C.J. Ham, R.G.J. Cramp, S. Gibson, S.A. Lazerson, I.T. Chapman, A. Kirk2016年被引用 4Nuclear FusionIF 3出版社

The magnetic perturbations produced by the resonant magnetic perturbation (RMP) coils will be rotated in ITER so that the spiral patterns due to strike point splitting which are locked to the RMP also rotate. This is to ensure even power deposition on the divertor plates. VMEC equilibria are calculated for different phases of the RMP rotation. It is demonstrated that the off harmonics rotate in the opposite direction to the main harmonic. This is an important topic for future research to control and optimize ITER appropriately. High confinement mode (H-mode) is favourable for the economics of a potential fusion power plant and its use is planned in ITER. However, the high pressure gradient at the edge of the plasma can trigger periodic eruptions called edge localized modes (ELMs). ELMs have the potential to shorten the life of the divertor in ITER (Loarte et al 2003 Plasma Phys. Control. Fusion45 1549) and so methods for mitigating or suppressing ELMs in ITER will be important. Non-axisymmetric RMP coils will be installed in ITER for ELM control. Sampling theory is used to show that there will be significant a harmonic sideband. There are nine coils toroidally in ITER so . This results in a significant n  =  6 component to the applied field and a significant n  =  5 component to the applied field. Although the vacuum field has similar amplitudes of these harmonics the plasma response to the various harmonics dictates the final equilibrium. Magnetic perturbations with toroidal mode number n  =  3 and n  =  4 are applied to a 15 MA, burning ITER plasma. We use a three-dimensional ideal magnetohydrodynamic model (VMEC) to calculate ITER equilibria with applied RMPs and to determine growth rates of infinite n ballooning modes (COBRA). The case shows little change in ballooning mode growth rate as the RMP is rotated, however there is a change with rotation for the case.

日本語訳

RMPコイルによって生成される磁気摂動は、ITERにおいて回転される予定であり、ストライク点分割によるスパイラルパターンがRMPに固定されて回転するようにする。これはダイバータ板上での電力堆積を均一にするためである。VMEC平衡は、RMP回転の異なる位相に対して計算される。副高調波が主高調波とは反対方向に回転することが実証される。これは、ITERを適切に制御し最適化するための将来の研究にとって重要なトピックである。高閉じ込めモード(Hモード)は、将来の核融合発電所の経済性に有利であり、ITERでの使用が計画されている。しかしながら、プラズマ端部の高い圧力勾配は、エッジ局在モード(ELM)と呼ばれる周期的な噴出を引き起こす可能性がある。ELMはITERのダイバータの寿命を縮める可能性があり(Loarte et al 2003 Plasma Phys. Control. Fusion45 1549)、そのためITERにおけるELMを緩和または抑制する方法が重要となる。非軸対称RMPコイルがELM制御のためにITERに設置される予定である。サンプリング理論を用いて、有意な 高調波側帯波が存在することが示される。ITERにはトロイダル方向に9つのコイルがあるため、 となる。これにより、印加磁場には有意なn  =  6成分が生じ、印加磁場には有意なn  =  5成分が生じる。真空磁場はこれらの高調波の振幅が類似しているが、最終的な平衡は様々な高調波に対するプラズマ応答によって決定される。トロイダルモード数n  =  3およびn  =  4の磁気摂動が、15 MAの燃焼ITERプラズマに印加される。我々は、三次元理想磁気流体力学モデル(VMEC)を用いて、印加RMPを伴うITER平衡を計算し、無限nバルーニングモードの成長率(COBRA)を決定する。 の場合、RMPが回転してもバルーニングモード成長率にはほとんど変化が見られないが、 の場合には回転に伴う変化が見られる。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITER
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