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3D modelling of thermal loads during unmitigated vertical displacement events in ITER and JET

F.J. Artola, A. Redl, S.N. Gerasimov, R.A. Pitts, I.S. Carvalho, M. Kong, G. Simic, A. Loarte, J. Van Blarcum, the JOREK Team2026年8月Nuclear FusionIF 3出版社

Predicting three-dimensional thermal loads during tokamak disruptions is essential for ITER yet remains weakly developed. We present a physics-based workflow that couples MHD simulations of vertical displacement events with field line tracing on a realistic 3D first wall model and a transient wall thermal response. The approach is validated against JET discharges with beryllium main chamber armour, reproducing key global dynamics, non-axisymmetric current features, and the occurrence (or absence) of melting, thereby building confidence in the methodology. We then apply the same workflow to ITER-relevant conditions with tungsten (W) armour, consistent with the new 2024 ITER re-baseline, to assess disruption heat loads and their 3D localization. The resulting analysis demonstrates the resilience of the ITER W first wall against these events and provides predictions for the energy deposition and current flow profiles. Beyond these studies, the workflow enables scenario-by-scenario estimates of disruption-induced thermal loading, allowing to assess the disruption-budget consumption for these events in future devices.

日本語訳

トカマク擾乱中の三次元熱負荷の予測はITERにとって不可欠であるが、未だ十分に発展していない。我々は、垂直変位事象のMHDシミュレーションと、現実的な3D第一壁モデル上の磁力線追跡、および過渡的な壁熱応答を結合する物理ベースのワークフローを提示する。この手法は、ベリリウム製主容器装甲を備えたJET放電に対して検証され、主要な全体ダイナミクス、非軸対称電流特性、および溶融の発生(または非発生)を再現し、それにより方法論への信頼性を構築する。次に、同じワークフローを、2024年のITER再ベースラインに整合したタングステン(W)装甲を備えたITER関連条件に適用し、擾乱熱負荷とその3D局在性を評価する。得られた解析は、これらの事象に対するITER W第一壁の回復力を実証し、エネルギー堆積および電流フロープロファイルの予測を提供する。これらの研究を超えて、このワークフローは、シナリオごとの擾乱誘起熱負荷の推定を可能にし、将来の装置におけるこれらの事象に対する擾乱バジェット消費を評価することを可能にする。

装置

iter高精度(タイトル一致)jet高精度(タイトル一致)

wiki

ITERJETVertical displacement

AIによる論文要約

ITERとJETにおける未緩和の垂直変位イベント時の熱負荷の3次元モデリング
JA核融合装置の設計・運転・安全評価に関わる研究者や技術者、および核融合プラズマ・材料を学ぶ学生。ディスラプション時の熱負荷予測手法とITER・JETへの適用例を理解したい人に適する。#核融合 #ITER #JET #ディスラプション #VDE
LLM向け: {"Title": "ITERとJETの未緩和VDE時の3次元熱負荷モデリング", "Authors": "未記載", "Research Objective"…

核融合炉ではプラズマが崩壊する「ディスラプション」が問題で、特に垂直変位イベント(VDE)ではプラズマが壁に接触し熱負荷が集中します。本研究は、MHDシミュレーション・磁力線追跡・壁の過渡熱応答を組み合わせ、3次元の熱負荷を予測する手法を構築しました。JETのベリリウム壁の実験データで検証し、溶融の有無まで再現できることを確認。さらに2024年の再ベースラインに沿ったITERのタングステン壁に適用し、壁がこの事象に耐えられることを示しました。この手法は将来装置のディスラプション予算評価にも役立ちます。

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