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Scaling of the MHD perturbation amplitude required to trigger a disruption and predictions for ITER

P.C. de Vries, G. Pautasso, E. Nardon, P. Cahyna, S. Gerasimov, J. Havlicek, T.C. Hender, G.T.A. Huijsmans, M. Lehnen, M. Maraschek2016年被引用 55Nuclear FusionIF 3出版社

The amplitude of locked instabilities, likely magnetic islands, seen as precursors to disruptions has been studied using data from the JET, ASDEX Upgrade and COMPASS tokamaks. It was found that the thermal quench, that often initiates the disruption, is triggered when the amplitude has reached a distinct level. This information can be used to determine thresholds for simple disruption prediction schemes. The measured amplitude in part depends on the distance of the perturbation to the measurement coils. Hence the threshold for the measured amplitude depends on the mode location (i.e. the rational q-surface) and thus indirectly on parameters such as the edge safety factor, q95, and the internal inductance, li(3), that determine the shape of the q-profile. These dependencies can be used to set the disruption thresholds more precisely. For the ITER baseline scenario, with typically q95  =  3.2, li(3)  =  0.9 and taking into account the position of the measurement coils on ITER, the maximum allowable measured locked mode amplitude normalized to engineering parameters was estimated to be a·BML(rc)/Ip  =  0.92 m mT/MA, or directly as a fraction edge poloidal magnetic field: BML(rc)/Bθ(a)  =  5 · 10−3. But these values decrease for operation at higher q95 or lower li(3). The analysis found furthermore that the above empirical criterion to trigger a thermal quench is more consistent with a criterion derived with the concept of a critical island size, i.e. the thermal quench seemed to be triggered at a distinct island width.

日本語訳

ロックされた不安定性(おそらく磁気島)の振幅は、ディスラプションの前駆現象として、JET、ASDEX Upgrade、COMPASSトカマクのデータを用いて研究されてきた。熱クエンチ(しばしばディスラプションを引き起こす)は、振幅が明確なレベルに達したときに誘発されることが見出された。この情報は、単純なディスラプション予測のための閾値を決定するために使用できる。測定された振幅は、摂動と測定コイルとの距離に部分的に依存する。したがって、測定された振幅の閾値は、モードの位置(すなわち有理面)に依存し、その結果、端部安全係数q95や内部インダクタンスli(3)などのqプロファイルの形状を決定するパラメータに間接的に依存する。これらの依存性は、ディスラプション閾値をより精密に設定するために使用できる。ITERベースラインシナリオ(典型的にはq95 = 3.2、li(3) = 0.9)において、ITER上の測定コイルの位置を考慮すると、工学パラメータに規格化された許容最大ロックモード振幅は、a·BML(rc)/Ip = 0.92 m mT/MA、または端部ポロイダル磁場の割合として直接表すと、BML(rc)/Bθ(a) = 5 · 10⁻³と推定された。しかし、これらの値は、より高いq95またはより低いli(3)での運転では減少する。さらに、解析により、熱クエンチを誘発する上記の経験的基準は、臨界島幅の概念から導出された基準とより整合的であることが見出された。すなわち、熱クエンチは明確な島幅で誘発されるように思われる。

装置

iter高精度(タイトル一致)asdex-upgrade低精度(概要文一致)jet低精度(概要文一致)

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ITERMagnetohydrodynamicsPlasma disruption
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