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The causes of the disruptive tearing instabilities of the ITER Baseline Scenario in DIII-D

F. Turco, T.C. Luce, W. Solomon, G. Jackson, G.A. Navratil, J.M. Hanson2018年被引用 20Nuclear FusionIF 3出版社

Analysis of the evolving current density (J), pedestal and rotation profiles in a database of 200 ITER Baseline Scenario (IBS) demonstration discharges in the DIII-D tokamak identifies the current profile as a key determinant of the disruptive instability limiting both high and low torque operation of these q95  =  3 plasmas. The m  =  2/n  =  1 tearing modes, occurring after several pressure-relaxation times, are linked to the shape of the current profile in the outer region of the plasma. The q  =  2 surface is located at ρ ~ 0.78, near a minimum in J. A steeper 'well' around the q  =  2 surface is correlated with the instabilities, and this finding is consistent for modes that occur both early (<1 τR) and late (>2 τR) on the βN flattop, at high and low input torque, for discharges with and without direct electron heating. Low rotation or differential rotation in the core plasmas is shown to not be the direct cause of the onset of these instabilities. The current profile trends identified in this work indicate that the modes limiting the Q  =  10 operation in the ITER demonstration plasmas are likely due to the slow evolution of the current profile, and reveal which shape of the current profile is more prone to the 2/1 tearing instability.

日本語訳

DIII-Dトカマクにおける200回のITERベースラインシナリオ(IBS)実証放電のデータベース中の、進化する電流密度(J)、ペデスタル、および回転プロファイルの解析により、電流プロファイルが、これらのq95 = 3プラズマの高トルクおよび低トルク運転の両方を制限する不安定性の主要な決定要因であることが特定される。数回の圧力緩和時間後に発生するm = 2/n = 1テアリングモードは、プラズマ外側領域における電流プロファイルの形状と関連している。q = 2面はρ ~ 0.78に位置し、Jの極小値付近に存在する。q = 2面周辺のより急峻な「井戸型」構造は不安定性と相関しており、この知見は、βNフラットトップ期の早期(<1 τR)および後期(>2 τR)に発生するモード、高トルクおよび低トルク入射時、直接電子加熱の有無にかかわらず、すべての放電条件で一貫している。コアプラズマにおける低回転または差動回転は、これらの不安定性の発生の直接的な原因ではないことが示されている。本研究で特定された電流プロファイルの傾向は、ITER実証プラズマにおけるQ = 10運転を制限するモードが、電流プロファイルの緩慢な進化に起因する可能性が高いことを示しており、2/1テアリング不安定性に対してより感受性の高い電流プロファイル形状を明らかにしている。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)iter高精度(タイトル一致)

wiki

ITERDIII-DTearing mode
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