Nonlinear 3D MHD simulations of shattered-pellet injection (SPI) in JET show prototypical SPI-driven disruptions using the M3D-C1 and NIMROD extended-MHD codes. Initially, radiation-driven thermal quenches are accelerated by MHD activity as the pellet crosses rational surfaces, leading to a radiation spike, global stochasticization of the magnetic field, and a complete thermal quench. Eventually, current quenches, preceded by a current spike are seen as the Ohmic heating becomes equal to the radiative cooling. The results are qualitatively similar for both a single monolithic pellet, pencil-beam model, and a realistic shatter to represent the SPI plume. A scan in viscosity from 500 to 2000 m2 s−1 for MHD simulations finds that reducing viscosity increases MHD activity and decreases thermal quench time slightly. A realistic cloud of fragments modeling shows that mixed-D–Ne pellet travels deeper into the plasma core before the thermal quench. At the slow pellet speeds, the pellet is found to be moving slowly enough inward that even the 5% neon in the mixed pellet is enough to effectively radiate the thermal energy available. Radiation toroidal peaking is predicted to be at levels consistent with experimental observations and reduced as the pellet travels deeper into the plasma. These simulations lay the ground work for more-sophisticated validative and predictive modeling of SPI in JET using both M3D-C1 and NIMROD.
非線形3D MHDシミュレーション of shattered-pellet injection (SPI) in JET は、M3D-C1およびNIMROD拡張MHDコードを用いて、典型的なSPI駆動ディスラプションを示す。当初、放射駆動熱クエンチは、ペレットが有理面を横切る際にMHD活動によって加速され、放射スパイク、磁場の大域的ストカスティック化、そして完全な熱クエンチに至る。最終的に、オーミック加熱が放射冷却と等しくなると、電流スパイクが先行する電流クエンチが見られる。結果は、単一のモノリシックペレット、ペンシルビームモデル、およびSPIプルームを表す現実的な破砕のいずれについても定性的に類似している。MHDシミュレーションにおける500〜2000 m2 s−1の粘性スキャンでは、粘性を低減するとMHD活動が増加し、熱クエンチ時間がわずかに短縮されることが分かる。現実的な破片群のモデリングは、混合D–Neペレットが熱クエンチ前にプラズマコアのより深くまで移動することを示す。遅いペレット速度では、ペレットは内側へ十分にゆっくり移動するため、混合ペレット中の5%のネオンでさえ利用可能な熱エネルギーを効果的に放射するのに十分であることが分かる。放射のトロイダル方向のピーキングは、実験観測と一致するレベルにあると予測され、ペレットがプラズマのより深くへ移動するにつれて低減する。これらのシミュレーションは、M3D-C1およびNIMRODの両方を用いたJETにおけるSPIのより洗練された検証および予測モデリングの基礎を築く。