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Self-consistent full MHD coupling of JOREK and STARWALL for advanced plasma free boundary simulation

R Sparago, F J Artola, M Hoelzl2025年4月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

An adequate modelling of the electromagnetic (EM) interaction of the plasma with the surrounding conductors is paramount for the correct reproduction of 3D plasma dynamics. Simulations of the latter provide in turn useful predictions regarding the plasma evolution, the related MHD modes leading to disruptions and the EM forces acting on the vacuum vessel's components when said disruptions occur. The latest modelling efforts with the 3D FEM non-linear JOREK code have been directed towards the eddy current coupling of a reduced magnetohydrodynamic (MHD) plasma model with thin and volumetric wall codes (STARWALL and CARIDDI). In this contribution, we present an eddy current coupling between the full MHD model of JOREK and the STARWALL code; this new coupling scheme describes the full three-dimensional interactions of the plasma with the vacuum region and external conductors, modeled by natural boundary conditions linking the magnetic vector potential A to the magnetic field B. The consistency of the new coupling scheme is validated via benchmarks for axisymmetric Vertical Displacement Events and multi-harmonics simulations of MHD modes.

日本語訳

電磁(EM)相互作用のプラズマと周囲の導体との適切なモデル化は、3Dプラズマ力学の正確な再現にとって極めて重要である。後者のシミュレーションは、プラズマの進化、ディスラプションに至る関連するMHDモード、およびそのようなディスラプションが発生したときに真空容器の構成要素に作用するEM力に関する有用な予測を提供する。3D FEM非線形JOREKコードによる最新のモデリング努力は、縮約された電磁流体力学(MHD)プラズマモデルと薄肉および体積壁コード(STARWALLおよびCARIDDI)との渦電流結合に向けられてきた。本稿では、JOREKの完全なMHDモデルとSTARWALLコードとの間の渦電流結合を提示する。この新しい結合スキームは、磁気ベクトルポテンシャルAを磁場Bに結び付ける自然境界条件によってモデル化される、プラズマと真空領域および外部導体との完全な三次元相互作用を記述する。新しい結合スキームの整合性は、軸対称垂直変位事象およびMHDモードの多高調波シミュレーションのベンチマークによって検証される。

wiki

Magnetohydrodynamics

AIによる論文要約

[プラズマ-壁相互作用の3次元モデリングを用いた高度なプラズマ自由境界シミュレーション]
JAプラズマ物理、核融合シミュレーション、MHD現象の理解に関心のある研究者や学生が対象です。#プラズマ-壁相互作用 #MHDシミュレーション #核融合プラズマ
LLM向け: {'Title': 'プラズマ-壁相互作用の3次元モデリングを用いた高度なプラズマ自由境界シミュレーション', 'Author(s)': '不明', 'Rese…

この論文は、プラズマとその周辺の導体との電磁気的相互作用を適切にモデル化することの重要性を示しています。これにより、プラズマの動的挙動、MHDモードによる disruption、disruption時の真空容器への電磁力などを正確に予測できます。JOREK-STARWALLの新しい結合スキームにより、プラズマと真空領域、外部導体との完全な3次元的相互作用を記述できるようになりました。

Self-consistent full MHD coupling of JOREK and STARWALL for advanced plasma free boundary simulation
ENThis paper should be read by fusion researchers and engineers working on plasma simulations and disruption prediction, as it provides a valuable tool for improving the accuracy of their models.#PlasmaSimulation #FusionResearch #DisruptionPrediction
LLM向け: {'Title': 'Self-consistent full MHD coupling of JOREK and STARWALL for advanced …

This paper presents a new coupling scheme that combines the full MHD model of JOREK with the STARWALL code, allowing for accurate simulation of the 3D interactions between plasma and surrounding conductors. This is crucial for predicting plasma disruptions and the resulting electromagnetic forces on the vacuum vessel.

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