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Radiatively tamed divertor thermal loading in resonant magnetic perturbation (RMP)-driven, ELM-crash-suppressed plasmas

Yongkyoon In, H.H. Lee, K. Kim, A. Loarte, I.H. Choi, J.Y. Heo, Y.S. Han, Wonho Choe, J. Hwang, H. Shin2024年6月Nuclear FusionIF 3出版社

Edge-localized-modes (ELMs) suppression by non-axisymmetric resonant-magnetic-perturbation (RMP) provides the way to reach high performance fusion plasmas without a threatening level of transient heat fluxes to the walls of fusion devices. The application of RMP, however, strongly modifies the heat flux pattern onto in-vessel components in contact with the plasma (especially the divertor) leading to local 'hot spots'. Radiative dissipation by partially ionized species (impurities and deuterium) lowers the heat flux peaks on the walls but has been poorly compatible with such RMP-driven, ELM-crash-suppression. Here, we show how KSTAR has radiatively tamed divertor thermal loading down to more than a factor of 7 in the off-separatrix region without losing ELM-crash-suppression using ITER-like, three-row, RMP configurations, demonstrating its sustainment even in a partially detached plasma in the outer strike point, as required for ITER.

日本語訳

非軸対称共鳴磁場摂動(RMP)によるエッジ局在モード(ELM)の抑制は、核融合装置の壁への過渡的な熱流束が脅威となるレベルに達することなく、高性能核融合プラズマを達成する方法を提供する。しかしながら、RMPの適用は、プラズマに接触する容器内コンポーネント(特にダイバータ)への熱流束パターンを大きく変化させ、局所的な「ホットスポット」を引き起こす。部分電離種(不純物および重水素)による放射損失は、壁面上の熱流束ピークを低減するが、そのようなRMP駆動のELM崩壊抑制とは両立しにくいことがこれまで示されてきた。ここでは、KSTARがITER類似の3列RMP配列を用いて、ELM崩壊抑制を失うことなく、セパラトリックス外側領域でのダイバータ熱負荷を放射によって7分の1以下に低減させたことを示す。これは、ITERに要求されるように、外側ストライク点における部分的デタッチメントプラズマでもその維持が実証されたことを示す。

装置

iter中精度(概要文一致)kstar中精度(概要文一致)

wiki

DivertorEdge localized modeMagnetic perturbationResonant magnetic perturbation

AIによる論文要約

RMP駆動のELM抑制プラズマにおける放射冷却された ダイバータ熱負荷
JAこの論文は、核融合炉の設計や運転に携わる研究者や技術者に有用です。RMPによるELM抑制と放射冷却の両立は、核融合炉の実現に向けた重要な課題の解決につながります。#核融合炉 #ダイバータ #RMP #ELM抑制 #放射冷却

この論文は、核融合炉のダイバータ熱負荷を低減する技術を報告しています。RMPによるELM抑制は高性能プラズマ運転に不可欠ですが、ダイバータへの局所的な熱負荷が問題でした。KSTAR実験では、不純物やデュータリウムの放射冷却によりダイバータ熱負荷を7倍以上低減できることを示しました。

ENThis paper should be read by fusion researchers and engineers working on the development of high-performance fusion devices, particularly those interested in managing the heat loads on the divertor and other in-vessel components during ELM-suppressed operations.#FusionPlasmaHeatManagement #ELMSuppression #RadiativeCooling #ResonantMagneticPerturbation

This paper shows how the KSTAR fusion device has successfully reduced the intense heat flux on the divertor walls caused by edge-localized modes (ELMs) suppression using resonant magnetic perturbation (RMP). By using radiative cooling from partially ionized impurities and deuterium, the heat flux peaks were reduced by more than a factor of 7 without losing the ELM-crash-suppression, even in a partially detached plasma.

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