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Effects of fuelling profiles on plasma transport

A.T. Mense, W.A. Houlberg, S.E. Attenberger, S.L. Milora1979年被引用 10Nuclear FusionIF 3出版社

A one-dimensional (1-D), multifluid transport model is used to investigate the effects of particle fuelling profiles on plasma transport in an ignition-sized tokamak. The neutral-beam injection power required to reach ignition is used as a measure of the conduction and convection energy losses. Normal diffusive properties of plasmas are likely to maintain the density at the centre of the discharge even if no active fuelling is provided there; this significantly relaxes the requirements for fuel penetration. Not only is lower fuel penetration easier to achieve, but it may have the advantage of reducing or eliminating density-gradient-driven trapped-particle microinstabilities. Simulation of discrete pellet fuelling indicates that relatively low-velocity (∼ 103 m·s−1) pellets may be sufficient to (1) fuel a device of this size (∼ 1.25m minor radius), (2) produce a relatively broad, and cool edge region of plasma which should reduce the potential for sputtering, and (3) reduce the likelihood of trapped-particle-mode-dominated transport. Low-penetrating pellets containing up to 10–20% of the total plasma ions can produce fluctuations in density and temperature at the plasma edge, but the pressure profile and fusion alpha production remain almost constant.

日本語訳

一次元(1-D)多流体輸送モデルを用いて、点火規模のトカマクにおけるプラズマ輸送に対する粒子燃料供給分布の影響を調べた。点火に達するために必要な中性粒子ビーム入射パワーを、伝導および対流によるエネルギー損失の尺度として用いる。プラズマの通常の拡散特性は、たとえそこに能動的な燃料供給がなくても、放電中心部の密度を維持する可能性が高い。これにより、燃料浸透に対する要求が大幅に緩和される。より低い燃料浸透は達成が容易なだけでなく、密度勾配駆動の捕捉粒子マイクロ不安定性を低減または除去する利点があるかもしれない。離散ペレット燃料供給のシミュレーションは、比較的低速度(∼ 103 m·s−1)のペレットが、(1) このサイズ(∼ 1.25m 小半径)の装置に燃料を供給し、(2) スパッタリングの可能性を低減するはずの比較的広く冷たいプラズマ周辺領域を生成し、(3) 捕捉粒子モードが支配する輸送の可能性を低減するのに十分であるかもしれないことを示している。全プラズマイオンの最大10~20%を含む低浸透ペレットは、プラズマ周辺部の密度と温度の変動を引き起こす可能性があるが、圧力分布と核融合アルファ粒子生成はほぼ一定のままである。

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