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TAE stability calculations compared to TAE antenna results in JET

F. Nabais, V. Aslanyan, D. Borba, R. Coelho, R. Dumont, J. Ferreira, A. Figueiredo, M. Fitzgerald, E. Lerche, J. Mailloux2018年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

The excitation of modes in the toroidal Alfvén eigenmodes (TAE) gap by an external antenna can be modelled by a driven damped harmonic oscillator. By performing a frequency scan it is possible to determine the damping rate of the mode through the quality factor. This method has been employed in recent Joint European Torus (JET) experiments dedicated to scenario development for the observation of alpha-driven instabilities in JET DT plasmas (i.e. plasmas composed by Deuterium and Tritium). However, the toroidal mode number n of the mode for which the measurements were performed could not be determined experimentally. The value of the damping obtained through experimental measurements for a selected time slice is then compared with those obtained from calculations performed by numerical codes for different modes with frequencies close to the experimental frequency of the antenna.This paper describes the modelling method and presents the numerical simulations carried out using a suite of codes to calculate the damping of TAE, which are compared with the value measured experimentally. The radial structures of these modes are first calculated with the ideal magnetohydrodynamic (MHD) code MISHKA. For each of these modes, the damping on thermal ions and thermal electrons and the contribution to the mode growth rate resulting from the resonant interaction with the ion cyclotron resonance heating (ICRH) accelerated ion population are calculated using the drift-kinetic code CASTOR-K. The radiative damping is calculated by using a complex resistivity in the resistive MHD code CASTOR code and the continuum damping is estimated using also the CASTOR code through the standard method of making the real part of the resistivity tend to zero. It was found the radiative damping is largely dominant over all other effects, except for the n  =  3 TAE. The overall damping calculated numerically is consistent with the damping measured experimentally.

日本語訳

トロイダルアルヴェン固有モード(TAE)ギャップにおけるモードの励起は、外部アンテナによって駆動される減衰調和振動子としてモデル化できる。周波数スキャンを実行することにより、品質係数を通じてモードの減衰率を決定することが可能である。この手法は、JET DTプラズマ(すなわち、重水素とトリチウムから構成されるプラズマ)におけるアルファ粒子駆動不安定性の観測開発を目的とした最近のJET(共同欧州トーラス)実験で採用されている。しかしながら、測定が実施されたモードのトロイダルモード数nは実験的に決定することができなかった。選択された時間スライスについて実験的測定から得られた減衰値は、実験周波数に近い周波数を有する異なるモードについて数値コードによる計算から得られた値と比較される。本論文は、モデリング手法を説明し、TAEの減衰を計算するための一連のコードを用いて実施された数値シミュレーションを提示し、それらは実験的に測定された値と比較される。これらのモードの動径構造は、まず理想磁気流体力学(MHD)コードMISHKAを用いて計算される。各モードについて、熱イオンおよび熱電子による減衰と、イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)により加速されたイオン集団との共鳴相互作用に起因するモード成長率への寄与は、ドリフト運動論コードCASTOR-Kを用いて計算される。放射減衰は、複素抵抗率を用いて抵抗性MHDコードCASTORで計算され、連続スペクトル減衰は、同じくCASTORコードを用いて抵抗率の実部をゼロに漸近させる標準的な手法により評価される。放射減衰は、n=3のTAEを除くすべてのモードにおいて他のすべての効果よりも支配的であることが見出された。数値的に計算された減衰は、実験的に測定された減衰と一致する。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETToroidal Alfvén Eigenmode
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