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Long-pulse stability limits of the ITER baseline scenario

G.L. Jackson, T.C. Luce, W.M. Solomon, F. Turco, R.J. Buttery, A.W. Hyatt, J.S. deGrassie, E.J. Doyle, J.R. Ferron, R.J. La Haye2015年被引用 14Nuclear FusionIF 3出版社

DIII-D has made significant progress in developing the techniques required to operate ITER, and in understanding their impact on performance when integrated into operational scenarios at ITER-relevant parameters. Long duration plasmas, stable to m/n = 2/1 tearing modes, with an ITER-similar shape and Ip/aBT, have been demonstrated in DIII-D, that evolve to stationary conditions. The operating region most likely to reach stable conditions has normalized pressure, βN ≈ 1.9–2.1 (compared to the ITER baseline design of 1.6–1.8), and a Greenwald normalized density fraction, fGW 0.42–0.70 (the ITER design is fGW ≈ 0.8). The evolution of the current profile, using internal inductance (li) as an indicator, is found to produce a smaller fraction of stable pulses when li is increased above ≈1.1 at the beginning of βN flattop. Stable discharges with co-neutral beam injection are generally accompanied with a benign n = 2 magnetohydrodynamic mode. However if this mode exceeds ≈10 G, the onset of a m/n = 2/1 tearing mode occurs with a loss of confinement. In addition, stable operation with low applied external torque, at or below the extrapolated value expected for ITER has also been demonstrated. With electron cyclotron injection, the operating region of stable discharges has been further extended at ITER equivalent levels of torque and to edge-localized mode (ELM) free discharges at higher torque but with the addition of an n = 3 magnetic perturbation from the DIII-D internal coil set. The characterization of the ITER baseline scenario evolution for long pulse duration, extension to more ITER-relevant values of torque and electron heating, and suppression of ELMs have significantly advanced the physics basis of this scenario, although significant effort remains in the simultaneous integration of all these requirements.

日本語訳

DIII-Dは、ITERを運転するために必要な技術の開発と、ITER関連のパラメータでの運転シナリオに統合した際の性能への影響の理解において、大きな進展を遂げてきた。m/n = 2/1テアリングモードに対して安定で、ITERに類似した形状とIp/aBを有し、定常状態へと進化する長時間パルスプラズマがDIII-Dで実証されている。定常状態に到達する可能性が最も高い運転領域は、規格化圧力βN ≈ 1.9–2.1(ITERベースライン設計の1.6–1.8と比較)およびGreenwald規格化密度fGW 0.42–0.70(ITER設計ではfGW ≈ 0.85)である。内部インダクタンス(li)を指標とした電流密度分布の時間発展は、βNフラットトップ開始時にliが≈1.1を超えて増加すると、安定なパルスの割合が減少することが見出されている。中性粒子ビーム入射を伴う安定な放電は、一般に無害なn = 2磁気流体力学モードを伴う。しかし、このモードが≈10 Gを超えると、m/n = 2/1テアリングモードが発生し、閉じ込めの喪失が生じる。さらに、ITERで予測される外挿値以下または同等の低い外部トルクでの安定な運転も実証されている。電子サイクロトロン入射により、ITER相当のトルクレベルでの安定な放電の運転領域はさらに拡張され、より高いトルクでは、DIII-D内部コイルセットによるn = 3磁気摂動の付加により、周辺局在モード(ELM)のない放電が実現された。長時間パルス持続時間に対するITERベースラインシナリオの時間発展の特性評価、よりITER関連性の高いトルク値と電子加熱への拡張、およびELMの抑制は、このシナリオの物理的基盤を大きく前進させたが、これらのすべての要件の同時統合には依然として多大な努力が必要である。

装置

iter高精度(タイトル一致)diii-d低精度(概要文一致)

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ITER
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