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The behavior of runaway current in massive gas injection fast shutdown plasmas in J-TEXT

Z.Y. Chen, D.W. Huang, Y.H. Luo, Y. Tang, Y.B. Dong, L. Zeng, R.H. Tong, S.Y. Wang, Y.N. Wei, X.H. Wang2016年被引用 13Nuclear FusionIF 3出版社

Runaway currents following disruptions have an important effect on the first wall in current tokamaks and will be more severe in next generation tokamaks. The behavior of runaway currents in massive gas injection (MGI) induced disruptions have been investigated in the J-TEXT tokamak. The cold front induced by the gas jet penetrates helically along field lines, preferentially toward the high field side and stops at a location near the q  =  2 surface before the disruption. When the cold front reaches the q  =  2 surface it initiates magnetohydrodynamic activities and results in disruption. It is found that the MGI of He or Ne results in runaway free shutdown in a large range of gas injections. Mixture injection of He and Ar (90% He and 10%Ar) consistently results in runaway free shutdown. A moderate amount of Ar injection could produce significant runaway current. The maximum runaway energy in the runaway plateau is estimated using a simplified model which neglects the drag forces and other energy loss mechanisms. The maximum runaway energy increases with decreasing runaway current. Imaging of the runaway beam using a soft x-ray array during the runaway current plateau indicates that the runaway beam is located in the center of the plasma. Resonant magnetic perturbation (RMP) is applied to reduce the runaway current successfully during the disruption phase in a small scale tokamak, J-TEXT. When the runaway current builds up, the application of RMP cannot decouple the runaway beam due to the lower sensitivity of the energetic runaway electrons to the magnetic perturbation.

日本語訳

電流トカマクにおけるディスラプション後のランダウェイ電流は、第一壁に重要な影響を及ぼし、次世代トカマクではさらに深刻になると考えられる。J-TEXTトカマクにおいて、大規模ガス入射(MGI)によって誘起されるディスラプションにおけるランダウェイ電流の挙動を調査した。ガスジェットによって誘起される冷たいプラズマ前端は、磁力線に沿って螺旋状に、優先的に高磁場側へ浸透し、ディスラプション前にq = 2面付近の位置で停止する。冷たいプラズマ前端がq = 2面に到達すると、磁気流体力学的不安定性が発生し、ディスラプションに至る。HeまたはNeのMGIは、広範囲のガス入射量においてランダウェイフリーのディスラプションをもたらすことが見出された。HeとArの混合ガス入射(90% Heおよび10% Ar)は、一貫してランダウェイフリーのディスラプションをもたらす。適度な量のAr入射は、有意なランダウェイ電流を生成し得る。ランダウェイプラトーにおける最大ランダウェイエネルギーは、抗力およびその他のエネルギー損失機構を無視した簡略化モデルを用いて評価した。最大ランダウェイエネルギーは、ランダウェイ電流の減少に伴って増加する。ランダウェイ電流プラトー期間中の軟X線アレイによるランダウェイビームのイメージングは、ランダウェイビームがプラズマ中心に位置することを示している。小規模トカマクJ-TEXTにおいて、ディスラプション位相中に共鳴磁気摂動(RMP)を印加し、ランダウェイ電流の低減に成功した。ランダウェイ電流が成長する際、高エネルギーのランダウェイ電子は磁気摂動に対する感度が低いため、RMPの印加はランダウェイビームを非結合化できない。

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Fusion Advanced Studies TorusTEXTJ-TEXTMassive gas injection
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