A verification benchmark has been carried out between the M3D-C1 and NIMROD extended-magnetohydrodynamic codes for simulations of impurity-induced disruption mitigation. Disruptions are a significant concern for future tokamaks and high-fidelity simulations are required in order to ensure the success of disruption mitigation techniques (e.g. shattered-pellet injection) in large-scale fusion reactors. Both magnetohydrodynamic (MHD) codes have been coupled to the Killer Pellet RADiation code for impurity dynamics. The codes show excellent agreement in four axisymmetric, nonlinear simulations, particularly during the thermal quench. This agreement is seen in the time histories of global plasma quantities such as thermal energy, radiated power, and total number of electrons, as well as 2D contours of temperature and current density. The simulations predict that, given the same number of atoms injected, argon quenches the plasma two-to-three times as fast as neon. Furthermore, the inclusion of temperature-dependent Spitzer resistivity causes the current to diffuse and to decay, inducing axisymmetric MHD instabilities that result in a current quench. This work represents an important verification of the coupled impurity and MHD models implemented in M3D-C1 and NIMROD, giving greater confidence in the ability of both codes to perform more sophisticated disruption mitigation simulations.
M3D-C1とNIMRODの拡張磁気流体力学コード間の検証ベンチマークが、不純物誘起ディスラプション緩和のシミュレーションのために実施された。ディスラプションは将来のトカマクにとって重大な懸念事項であり、大規模核融合炉におけるディスラプション緩和技術（例えば破砕ペレット注入）の成功を保証するためには、高忠実度シミュレーションが必要とされる。両方の磁気流体力学（MHD）コードは、不純物ダイナミクスのためのKiller Pellet Radiationコードと結合されている。これらのコードは、4つの軸対称非線形シミュレーションにおいて、特に熱クエンチ中に優れた一致を示す。この一致は、熱エネルギー、放射パワー、総電子数などのグローバルなプラズマ量の時間履歴、ならびに温度と電流密度の2次元コンターに見られる。シミュレーションは、同じ数の原子が注入された場合、アルゴンはネオンよりも2〜3倍速くプラズマをクエンチすると予測する。さらに、温度依存のスピッツァー抵抗率を含めることにより、電流の拡散と減衰が引き起こされ、電流クエンチをもたらす軸対称MHD不安定性が誘起される。この研究は、M3D-C1とNIMRODに実装された結合不純物モデルとMHDモデルの重要な検証を表し、両コードがより高度なディスラプション緩和シミュレーションを実行する能力に対する高い信頼性を与えるものである。