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MHD limits and plasma response in high-beta hybrid operations in ASDEX Upgrade

V. Igochine, P. Piovesan, I.G.J. Classen, M. Dunne, A. Gude, P. Lauber, Y. Liu, M. Maraschek, L. Marrelli, R. Mc Dermott2017年被引用 10Nuclear FusionIF 3出版社

The improved H-mode scenario (or high β hybrid operations) is one of the main candidates for high-fusion performance tokamak operation that offers a potential steady-state scenario. In this case, the normalized pressure must be maximized and pressure-driven instabilities will limit the plasma performance. These instabilities could have either resistive ((m  =  2, n  =  1) and (3,2) neoclassical tearing modes (NTMs)) or ideal character (n  =  1 ideal kink mode). In ASDEX Upgrade (AUG), the first limit for maximum achievable is set by the NTMs. The application of pre-emptive electron cyclotron current drive at the q  =  2 and q  =  1.5 resonant surfaces reduces this problem, so that higher values of can be reached. AUG experiments have shown that, in spite of the fact that hybrids are mainly limited by NTMs, the proximity to the no-wall limit leads to amplification of the external fields that strongly influence the plasma profiles. For example, rotation braking is observed throughout the plasma and peaks in the core. In this situation, even small external fields are amplified and their effect becomes visible. To quantify these effects, the plasma response to the magnetic fields produced by B-coils is measured as approaches the no-wall limit. These experiments and corresponding modeling allow the identification of the main limiting factors, which depend on the stabilizing influence of the conducting components facing the plasma surface, the existence of external actuators, and the kinetic interaction between the plasma and the marginally stable ideal modes. Analysis of the plasma reaction to external perturbations allowed us to identify optimal correction currents for compensating the intrinsic error field in the device. Such correction, together with the analysis of kinetic effects, will help to increase further in future experiments.

日本語訳

高改善Hモードシナリオ(または高βハイブリッド運転)は、定常状態シナリオの可能性を提供する高核融合性能トカマク運転の主要な候補の一つである。この場合、規格化圧力 を最大化する必要があり、圧力駆動型不安定性がプラズマ性能を制限することになる。これらの不安定性は、抵抗性((m  =  2, n  =  1)および(3,2)新古典ティアリングモード(NTM))または理想的な特性(n  =  1理想キンクモード)のいずれかを有し得る。ASDEX Upgrade(AUG)では、達成可能な最大 に対する最初の制限はNTMによって設定される。q  =  2およびq  =  1.5共鳴面における予備的電子サイクロトロン電流駆動の適用はこの問題を低減し、より高い の値に到達できるようにする。AUG実験は、ハイブリッドが主にNTMによって制限されるという事実にもかかわらず、無壁限界への近接がプラズマプロファイルに強く影響する外部磁場の増幅をもたらすことを示している。例えば、回転制動がプラズマ全体で観測され、コアでピークに達する。この状況では、小さな外部磁場でさえ増幅され、その効果が可視化される。これらの効果を定量化するために、 が無壁限界に近づくにつれて、Bコイルによって生成される磁場に対するプラズマ応答が測定される。これらの実験と対応するモデリングにより、主要な制限因子の特定が可能となる。これらの因子は、プラズマ表面に面する導電性構成要素の安定化効果、外部アクチュエータの存在、およびプラズマと限界安定理想モードとの間の運動論的相互作用に依存する。外部摂動に対するプラズマ反応の解析により、装置内の固有誤差磁場を補償するための最適な補正電流を特定することができた。このような補正は、運動論的効果の解析とともに、将来の実験で をさらに増加させるのに役立つであろう。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

MagnetohydrodynamicsASDEXASDEX Upgrade
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