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Recent progress in shattered pellet injection technology in support of the ITER disruption mitigation system

T.E. Gebhart, L.R. Baylor, M.N. Ericson, S.J. Meitner, A.L. Qualls, D.A. Rasmussen2021年被引用 15Nuclear FusionIF 3出版社

Shattered pellet injection (SPI) has been selected as the baseline technology for the disruption mitigation (DM) system for ITER. Typical SPI utilizes cryogenic cooling to desublimate low pressure (<100 mbar) gases onto a cold zone within a pipe gun barrel, forming a cylindrical pellet. Pellets are dislodged from the barrel and accelerated using either a gas driven mechanical punch or high-pressure light-gas delivered by a fast-opening valve. SPI technology developed at Oak Ridge National Laboratory is currently deployed and operational on DIII-D, JET, and KSTAR. These SPI systems are used in experiments for physics scaling to ITER thermal mitigation and runaway electron dissipation/avoidance. The pellet sizes used for these machines are in the range of 4 to 12.5 mm in diameter with length to diameter ratios (L/D) of ∼1.5. The current plan for ITER SPI is to utilize pellets that are 28.5 mm in diameter with an L/D of ∼2. The large pellet sizes, high steady-state magnetic fields, and limitations of operating in a radiation environment render much of the current technology unusable. In addition to technology improvements, a deeper understanding of pellet material properties, formation, and release is being developed for implementation in future SPI designs, specifically ITER.

日本語訳

破砕ペレット入射(SPI)は、ITERのディスラプション緩和(DM)システムのベースライン技術として選定されている。典型的なSPIは、極低温冷却を利用して低圧(<100 mbar)のガスをパイプガン内の冷凍ゾーン上で昇華凝縮させ、円筒形のペレットを形成する。ペレットは、ガス駆動式の機械的パンチまたは高速開閉バルブによる高圧軽ガスを用いて、パイプガンから剥離・加速される。オークリッジ国立研究所で開発されたSPI技術は、現在DIII-D、JET、KSTARで運用されている。これらのSPIシステムは、ITERの熱緩和および runaway 電子の消散・回避に向けた物理スケーリングの実験に使用されている。これらの装置で使用されるペレットのサイズは、直径4〜12.5 mm、長さ対直径比(L/D)は約1.5である。ITERの現行計画では、直径28.5 mm、L/D約2のペレットを利用する予定である。大型ペレット、高定常磁場、および放射線環境下での運用制約により、現行技術の多くはそのままでは使用できない。技術改良に加えて、ペレットの材料特性、形成、および放出に関するより深い理解が、将来のSPI設計、特にITER向けの実装に向けて進められている。

装置

iter高精度(タイトル一致)diii-d低精度(概要文一致)jet低精度(概要文一致)kstar低精度(概要文一致)

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ITERPlasma disruptionPellet injectionDisruption mitigationShattered pellet injection
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