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Dynamics of MHD instabilities near a ferromagnetic wall

P.E. Hughes, J.P. Levesque, G.A. Navratil2018年被引用 4Nuclear FusionIF 3出版社

Prospective fusion component testing and DEMO power reactor concepts are expected to employ low-activation ferritic steels because of their ability to withstand the high neutron flux of the reactor environment. However, theory suggests that ferromagnetic material may amplify certain external MHD instabilities. Using its ferromagnetic-resistive wall mode (FRWM) upgrade, the High Beta Tokamak-Extended Pulse (HBT-EP) experiment has observed approximately doubled growth rates when operating with a close-fitting ferromagnetic first wall, compared to operation with a stainless steel first wall. The presence of a ferromagnetic wall correlates with earlier disruptions, and FRWM growth rates increase with decreasing mode rotation, as expected due to the increased skin depth allowing greater mode interaction with the bulk ferromagnetic material. It is also seen that introducing low-n asymmetries into the toroidal distribution of ferromagnetic material, similar to the ITER test blanket module toroidal asymmetry, changes the phase preference of rotating modes; meanwhile, a similar change in purely conducting material does not significantly change the mode's phase preference.

日本語訳

将来の核融合炉材料試験やDEMO発電炉の設計概念では、高い中性子束に耐える能力があるため、低放射化フェライト鋼の使用が想定されている。しかし、理論的には、フェライト磁性材料が特定の外部MHD不安定性を増幅させる可能性が示唆されている。High Beta Tokamak-Extended Pulse(HBT-EP)実験装置では、フェライト磁性材料を用いた抵抗性壁モード(FRWM)アップグレードにより、ステンレス鋼製の第一壁を用いた場合と比較して、密着型フェライト磁性第一壁を使用した場合に約2倍の成長率が観測された。フェライト磁性第一壁の存在は、より早期のディスラプションと相関しており、FRWMの成長率はモード回転の低下に伴って増大する。これは、表皮深さの増大により、バルクのフェライト磁性材料とのモード相互作用が強化されるという理論的予測と一致する。また、ITERテストブランケットモジュールのトロイダル非対称性と同様の、フェライト磁性材料のトロイダル分布における低次の非対称性を導入すると、回転モードの位相選好性が変化することも観測された。一方、純粋に導電性の材料で同様の変化を導入した場合には、モードの位相選好性に有意な変化は見られなかった。

装置

iter中精度(概要文一致)

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MagnetohydrodynamicsMHD instabilities
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