The next generation of large tokamaks, including ITER, will be equipped with a disruption mitigation system (DMS) that can be activated if a disruption is deemed to be imminent. Introducing impurities by pellet (large or shattered) or massive gas injection has been shown to be an effective mitigation mechanism on many tokamaks. The goal of the mitigation is to lessen the thermal and electromagnetic loads from the disruption without generating enough high-energy (runaway) electrons to damage the device. Variations of this mitigation process with impurity injection are presently being tested on many experiments. We have modeled one such impurity injection experiment on DIII-D using the M3D-C1 nonlinear 3D extended MHD code (Jardin et al 2012 Comput. Sci. Discovery6 014002), The model includes an argon large pellet injection and ablation model, impurity ionization, recombination, and radiation, and runaway electron formation and subsequent evolution, including both Dreicer and avalanche sources. We obtain reasonable agreement with the experimental results for the timescale of the thermal and current quench and for the magnitude of the runaway electron plateau formed during the mitigation. This is the first 3D full MHD simulation with pellets and REs to simulate the disruption process and it also provides a partial validation of the M3D-C1 DMS model.
次世代の大型トカマク（ITERを含む）には、ディスラプションが差し迫っていると判断された場合に作動させることができるディスラプション緩和システム（DMS）が装備される予定である。ペレット（大型または破砕型）または大量ガス注入による不純物の導入は、多くのトカマクにおいて効果的な緩和機構であることが示されている。緩和の目的は、装置に損傷を与えるのに十分な高エネルギー（逃走）電子を生成することなく、ディスラプションによる熱負荷および電磁負荷を軽減することである。不純物注入を伴うこの緩和プロセスの変種は、現在多くの実験で試験されている。我々は、M3D-C1非線形3次元拡張MHDコード（Jardin et al 2012 Comput. Sci. Discovery6 014002）を用いて、DIII-Dにおけるそのような不純物注入実験の一つをモデル化した。このモデルには、アルゴン大型ペレット注入およびアブレーションモモデル、不純物の電離、再結合、および放射、ならびにDreicer源およびアバランシェ源の両方を含む逃走電子の形成とその後の発展が含まれる。我々は、熱クエンチおよび電流クエンチの時間スケールと、緩和中に形成される逃走電子プラトーの大きさについて、実験結果と合理的な一致を得る。これは、ペレットとREsを用いてディスラプションプロセスをシミュレートした初めての3D完全MHDシミュレーションであり、また、M3D-C1 DMSモデルの部分検証も提供する。