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COREDIV simulations of D and D–T high current–high power Baseline pulses in JET-ITER like wall

G. Telesca, A.R. Field, I. Ivanova-Stanik, S. Brezinsek, A. Chomiczewska, D. Frigione, L. Garzotti, E. Kowalska-Strzeciwilk, P. Lomas, J. Mailloux2024年6月Nuclear FusionIF 3出版社

The two best performing pulses of the so called ITER-Baseline scenario (Ip = 3.5 MA and Pin ≈ 35 MW) of JET-ITER like wall, one in deuterium (D) the other in deuterium–tritium (D–T) plasma are examined and compared in this study. Generally, the D–T Baseline pulses exhibit an electron density level higher than the D pulses and the plasma energy is higher than in the comparable D pulses by up to 20%, reaching about 12 MJ in the pulse studied here. In contrast with the D pulses, the D–T pulses are often characterised by the increase in time of the radiated power in the mantle region (0.70 < ρ < 0.95), which may lead to the loss of the edge localised mode activity when the threshold H–L transition power is approached and to the subsequent plasma disruption due to excessive radiation. In this study we try to identify the physical mechanisms responsible for this behaviour using the available experimental data (principally the total radiated power from the bolometry) and the results of the fluid COREDIV model (1D in the core, 2D in the scrape-off-layer (SOL)), self-consistent with respect to core-SOL and also to main plasma-impurities. In fact, the loss of power caused by impurity radiation affects the temperature profile and finally the power to the divertor plate. The electron density and temperature profiles are numerically reconstructed as well as the radiated power density profiles, indicating no major difference in impurity transport in D and D–T. Indeed, the impurity transport coefficients used in COREDIV to match the experimental radiated power profiles are similar in the two pulses. The computed tungsten sources and densities are lower in the D–T pulse and the divertor impurity retention capability is a little better in the D–T pulse, indicatinga stronger collisional drag force in the SOL. The higher electron density and the broadening of its profile are the main cause of the observed increase of the radiated power in the D–T pulse.

日本語訳

本研究では、JET-ITERライク壁のいわゆるITERベースラインシナリオ(Ip = 3.5 MA、Pin ≈ 35 MW)の最も性能の高い2つのパルス、すなわち重水素(D)プラズマのものと重水素–トリチウム(D–T)プラズマのものを調査し比較する。一般に、D–TベースラインパルスはDパルスよりも高い電子密度レベルを示し、プラズマエネルギーは同等のDパルスよりも最大20%高く、ここで研究したパルスでは約12 MJに達する。Dパルスとは対照的に、D–Tパルスはマントル領域(0.70 < ρ < 0.95)における放射パワーの時間的増加によって特徴づけられることが多く、これはH–L遷移パワーの閾値に近づくと周辺局在モード活動の消失を引き起こし、過度の放射によるその後のプラズマディスラプションにつながる可能性がある。本研究では、利用可能な実験データ(主にボロメトリーによる全放射パワー)と、コア-SOLおよびメインプラズマ-不純物に関して自己無撞着な流体COREDIVモデル(コアでは1次元、スクレイプオフ層(SOL)では2次元)の結果を用いて、この挙動の原因となる物理メカニズムを特定しようと試みる。実際、不純物放射によるパワー損失は温度分布に影響を与え、最終的にダイバータ板へのパワーに影響する。電子密度、温度分布、および放射パワー密度分布は数値的に再構築され、DとD–Tにおける不純物輸送に大きな差異がないことを示している。実際、実験的な放射パワー分布を再現するためにCOREDIVで使用された不純物輸送係数は、2つのパルスで類似している。計算されたタングステン源と密度はD–Tパルスで低く、ダイバータの不純物閉じ込め能力はD–Tパルスでわずかに優れており、SOLにおけるより強い衝突抗力を示している。高い電子密度とその分布の広がりが、D–Tパルスで観測された放射パワーの増加の主な原因である。

装置

iter高精度(タイトル一致)jet高精度(タイトル一致)

wiki

ITERJET

AIによる論文要約

JET-ITER型壁におけるD及びD-T高電流-高出力ベースラインパルスのCOREDIVシミュレーション
JAこの論文は、核融合炉の性能向上に関心のある研究者や学生に有用です。プラズマ物理、不純物輸送、ダイバータ性能などの基礎的な理解を深めることができます。#JET #ITER #プラズマ物理 #不純物輸送 #ダイバータ性能

この論文では、JET-ITER型壁におけるITERベースラインシナリオの2つの最良のパルスを調査し比較しています。D-Tパルスはより高い電子密度とプラズマエネルギーを示すものの、時間とともに外周部の放射パワーが増加し、ELMの抑制や disruption につながる可能性があることが分かりました。COREDIV流体モデルを用いて、この挙動の物理メカニズムを明らかにしています。

ENThis paper is of interest to fusion researchers, particularly those working on ITER-like devices, as it provides insights into the performance and behavior of high-current, high-power baseline pulses in a JET-ITER like environment. The findings can help inform the design and operation of future fusion reactors.#FusionResearch #JET #ITERBaseline #PlasmaPerformance #ImpurityRadiation

This paper examines and compares two high-performance ITER-Baseline scenario pulses in JET-ITER like wall, one in deuterium (D) and the other in deuterium-tritium (D-T) plasma. The D-T pulse exhibits higher electron density and plasma energy, but increased radiated power in the mantle region, which can lead to loss of edge localized mode activity and plasma disruption. The study uses the COREDIV model to identify the physical mechanisms responsible for this behavior, finding that the higher electron density and broader profile are the main causes of the increased radiated power in the D-T pulse.

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