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Prediction of the fusion alpha density profile in ITER from local marginal stability to Alfvén eigenmodes

R.E. Waltz, E.M. Bass2014年被引用 30Nuclear FusionIF 3出版社

A simple radial transport code for predicting the fusion alpha density profiles in an ITER burning plasma unstable to Alfvén eigenmodes (AEs) is illustrated. This extends earlier work by Angioni et al (2009 Nucl. Fusion49 055013) treating the fusion alpha transport from high-n micro-turbulence to include marginal stability (or 'stiff') transport from alpha-driven low-n AEs. The local alpha density gradient AE thresholds are provided by physically realistic linear gyrokinetic code simulations. The transported alpha density profiles are compared to the alpha classical slowing-down profiles dependent on the birth rate source profiles. The base case thermal plasma (and hence source) profiles are taken from a theory-based core transport and H-mode pedestal prediction of ITER performance by Kinsey et al (2011 Nucl. Fusion51 083001). The distinction between the alpha particle and the much smaller alpha energy transport loss is emphasized. The AE transport is localized to the mid-core radii with the high-n micro-turbulence controlling the transport loss of low energy alphas at the edge. Edge energy loss is about 100-fold smaller than particle loss. Even with the worst case boundary condition, only about 0.1% of net heating is lost and escaping alphas can be characterized as very hot helium.

日本語訳

ITER燃焼プラズマにおいてアルヴェン固有モード(AE)に対して不安定な、アルファ粒子密度分布を予測するための簡易動径輸送コードについて説明する。これは、高次モード(high-n)の微視的乱流によるアルファ粒子輸送を扱ったAngioniら(2009 Nucl. Fusion 49 055013)の先行研究を拡張し、低次モード(low-n)のAE駆動による限界安定(またはスティフ)輸送を含めたものである。局所的なアルファ粒子密度勾配に対するAE閾値は、物理的に現実的な線形ジャイロ運動論コードシミュレーションによって提供される。輸送後のアルファ粒子密度分布は、発生源分布に依存する古典的減速分布と比較される。基準となる熱プラズマ(したがって発生源)分布は、Kinseyら(2011 Nucl. Fusion 51 083001)によるITER性能の理論ベースのコア輸送およびHモードペデスタル予測から取得される。アルファ粒子輸送損失と、それよりもはるかに小さいアルファエネルギー輸送損失との区別が強調される。AE輸送は中径(mid-core)領域に局在し、高次モードの微視的乱流が低エネルギーアルファ粒子の周辺部での輸送損失を支配する。周辺部でのエネルギー損失は粒子損失よりも約100倍小さい。最も厳しい境界条件の場合でも、正味の加熱の約0.1%のみが失われ、漏出するアルファ粒子は非常に高温のヘリウムとして特徴づけられる。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERAlfvén waveAlfvén eigenmodeDensity profiles
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