This study systematically compares the influence of shattered pellet injection (SPI) and massive gas injection (MGI) on plasma disruption mitigation within the Experimental Advanced Superconducting Tokamak. The results reveal that SPI demonstrates significant advantages over MGI in plasma disruption mitigation, as it predominantly deposits impurities within the plasma core. This leads to more rapid emission of thermal radiation and a significantly shorter total disruption duration compared to MGI. Conversely, MGI primarily deposits impurities at the plasma edge, and its impurity penetration duration is longer compared to that of SPI. During the current quench phase, MGI displays an evident radiation tail extending from the plasma core to its edge, accompanied by a second current spike. These phenomena are primarily attributed to cold vertical displacement events, which cause the plasma to directly contact the first wall, thereby generating halo currents and emitting hard x-rays. Furthermore, both SPI and MGI exhibit clear magnetohydrodynamic (MHD) mode switching, wherein the inherent n = 1 and n = 2 modes transition to a new n = 1 mode. This new mode features a reversed rotation direction and is accompanied by a burst of soft x-rays from the plasma core. This observation suggests that the observed MHD mode switching is driven by impurity‒plasma interactions rather than the impurity injection method. Future research endeavors must focus on high-resolution diagnostics and further experimentation to better understand the impacts of impurities on MHD modes. Overall, this study provides crucial data support for improving plasma disruption mitigation strategies for ITER and other future fusion reactors.
本研究は、実験先進超伝導トカマクにおけるプラズマディスラプション緩和に対する破砕ペレット入射（SPI）と大量ガス入射（MGI）の影響を体系的に比較するものである。結果は、SPIがMGIよりもプラズマディスラプション緩和において有意な利点を示すことを明らかにしており、SPIは主にプラズマコア内に不純物を堆積させる。これにより、MGIと比較して熱放射の放出がより速やかになり、全ディスラプション時間が有意に短くなる。対照的に、MGIは主にプラズマエッジに不純物を堆積させ、その不純物の浸透時間はSPIと比較して長い。電流クエンチ位相中、MGIはプラズマコアからエッジまで延びる明瞭な放射テールを示し、それに伴って第二の電流スパイクが発生する。これらの現象は主に低温垂直変位事象に起因し、その結果プラズマが第一壁に直接接触し、ハロー電流が発生して硬X線が放出される。さらに、SPIとMGIの両方において明確な磁気流体力学（MHD）モードスイッチングが観察され、固有のn = 1およびn = 2モードが新しいn = 1モードへ遷移する。この新しいモードは逆回転方向を特徴とし、プラズマコアからの軟X線のバーストを伴う。この観察結果は、観測されたMHDモードスイッチングが不純物入射方法ではなく、不純物-プラズマ相互作用によって駆動されることを示唆している。今後の研究努力は、MHDモードに対する不純物の影響をよりよく理解するために、高分解能計測とさらなる実験に焦点を当てる必要がある。全体として、本研究はITERおよび他の将来の核融合炉におけるプラズマディスラプション緩和戦略を改善するための重要なデータ支援を提供する。