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First-principles-based multiple-isotope particle transport modelling at JET

M. Marin, J. Citrin, C. Bourdelle, Y. Camenen, F.J. Casson, A. Ho, F. Koechl, M. Maslov, JET Contributors2020年被引用 14Nuclear FusionIF 3出版社

Core turbulent particle transport with multiple isotopes can display observable differences in behaviour between the electron and ion particle channels. Experimental observations at JET with mixed H-D plasmas and varying NBI and gas-puff sources (Maslov et al 2018 Nucl. Fusion7 076022) inferred source dominated electron peaking, but transport dominated isotope peaking. In this work, we apply the QuaLiKiz quasilinear gyrokinetic transport model within JINTRAC flux-driven integrated modelling, for core transport validation in this multiple-isotope regime. The experiments are successfully reproduced, predicting self consistently j , ne, nBe, Te, Ti, and the isotope composition. As seen in the experiments, both H and D profiles are predicted to be peaked regardless of the core isotope source. An extensive sensitivity study confirmed that this result does not depend on the specific choices made for the boundary conditions and physics settings. While kinetic profiles and electron density peaking did vary depending on the simulation parameters, the isotope ratio remained nearly invariant, and tied to the electron density profile. These findings have positive ramifications for multiple-isotope fuelling, burn control, and helium ash removal.

日本語訳

コア乱流粒子輸送は、複数同位体において、電子とイオンの粒子チャネル間で観測可能な挙動の差異を示すことがある。JETにおける混合H-Dプラズマと様々なNBIおよびガスパフ源を用いた実験観測(Maslov et al 2018 Nucl. Fusion7 076022)は、電子のピーキングは源が支配するが、同位体のピーキングは輸送が支配することを推測した。本研究では、この複数同位体領域におけるコア輸送検証のため、JINTRACフラックス駆動統合モデリング内でQuaLiKiz準線形ジャイロ運動論輸送モデルを適用する。実験は首尾よく再現され、j 、ne、nBe、Te、Ti、および同位体組成を自己無撞着に予測する。実験で見られたように、HとDの両方のプロファイルは、コア同位体源に関係なくピーキングすると予測される。広範な感度研究により、この結果は境界条件と物理設定の特定の選択に依存しないことが確認された。運動論的プロファイルと電子密度ピーキングはシミュレーションパラメータに応じて変化したが、同位体比はほぼ不変のままであり、電子密度プロファイルに結びついていた。これらの発見は、複数同位体燃料供給、燃焼制御、およびヘリウム灰除去に肯定的な影響を与える。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETParticle transport
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