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Runaway electron beam control

D Carnevale, M Ariola, G Artaserse, F Bagnato, W Bin, L Boncagni, T Bolzonella, F Bombarda, P Buratti, L Calacci2019年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Post-disruption runaway electron (RE) beams in tokamaks with large current can cause deep melting of the vessel and are one of the major concerns for ITER operations. Consequently, a considerable effort is provided by the scientific community in order to test RE mitigation strategies. We present an overview of the results obtained at FTU and TCV controlling the current and position of RE beams to improve safety and repeatability of mitigation studies such as massive gas (MGI) and shattered pellet injections (SPI). We show that the proposed RE beam controller (REB-C) implemented at FTU and TCV is effective and that current reduction of the beam can be performed via the central solenoid reducing the energy of REs, providing an alternative/parallel mitigation strategy to MGI/SPI. Experimental results show that, meanwhile deuterium pellets injected on a fully formed RE beam are ablated but do not improve RE energy dissipation rate, heavy metals injected by a laser blow off system on low-density flat-top discharges with a high level of RE seeding seem to induce disruptions expelling REs. Instabilities during the RE beam plateau phase have shown to enhance losses of REs, expelled from the beam core. Then, with the aim of triggering instabilities to increase RE losses, an oscillating loop voltage has been tested on RE beam plateau phase at TCV revealing, for the first time, what seems to be a full conversion from runaway to ohmic current. We finally report progresses in the design of control strategies at JET in view of the incoming SPI mitigation experiments.

日本語訳

大電流トカマクにおけるディスラプション後の逃走電子(RE)ビームは、容器の深部溶融を引き起こす可能性があり、ITER運転における主要な懸念事項の一つである。そのため、科学コミュニティはRE緩和戦略を試験するために多大な努力を払っている。本論文では、FTUおよびTCVにおいて、MGI(大規模ガス入射)やSPI(破砕ペレット入射)などの緩和研究の安全性と再現性を向上させるために、ビームの電流と位置を制御して得られた結果の概要を報告する。FTUおよびTCVに実装したREビーム制御器(REB-C)が有効であり、中心ソレノイドによるビーム電流の低減が可能で、REのエネルギーを低減できることを示す。これにより、MGI/SPIに代わる、あるいは並行する緩和戦略が提供される。実験結果は、完全に形成されたREビームに入射した重水素ペレットは焼却されるもののREのエネルギー散逸率を改善しない一方、高レベルのREシーディングを伴う低密度フラットトップ放電にレーザーブローオフ法で入射した重金属は、REを排出するディスラプションを誘発するように見えることを示している。REビームのプラトー相における不安定性は、ビームコアから排出されるREの損失を増大させることが示されている。そこで、不安定性を誘発してRE損失を増大させることを目的として、TCVのREビームプラトー相において振動ループ電圧を試験し、逃走電流からオーミック電流への完全な転換と思われる現象を初めて観測した。最後に、今後のSPI緩和実験を見据えたJETにおける制御戦略の設計進捗について報告する。

装置

iter低精度(概要文一致)jet低精度(概要文一致)

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Electron beamsRunaway electron
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