A new 1D radial fluid code, IMAGINE, is used to simulate the penetration of gas into a tokamak plasma during a massive gas injection (MGI). The main result is that the gas is in general strongly braked as it reaches the plasma, due to mechanisms related to charge exchange and (to a smaller extent) recombination. As a result, only a fraction of the gas penetrates into the plasma. Also, a shock wave is created in the gas which propagates away from the plasma, braking and compressing the incoming gas. Simulation results are quantitatively consistent, at least in terms of orders of magnitude, with experimental data for a D2 MGI into a JET Ohmic plasma. Simulations of MGI into the background plasma surrounding a runaway electron beam show that if the background electron density is too high, the gas may not penetrate, suggesting a possible explanation for the recent results of Reux et al in JET (2015 Nucl. Fusion55 093013).
新しい1次元動径流体コードIMAGINEを用いて、トカマクプラズマへの大規模ガス入射(MGI)中のガスの浸入をシミュレーションした。主な結果は、ガスは一般にプラズマに到達すると強く減速されるということである。これは電荷交換および(より小さい程度で)再結合に関連するメカニズムによるものである。その結果、ガスの一部のみがプラズマ内に浸入する。また、ガス中に衝撃波が生成され、これはプラズマから離れる方向に伝播し、入射するガスを減速・圧縮する。シミュレーション結果は、JETオーミックプラズマへのD2 MGIに関する実験データと、少なくとも桁のオーダーで定量的に一致する。逃走電子ビームを囲む背景プラズマへのMGIのシミュレーションは、背景電子密度が高すぎる場合、ガスが浸入しない可能性があることを示しており、これはJETにおけるReuxらの最近の結果(2015 Nucl. Fusion55 093013)に対する可能な説明を示唆している。