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JET and COMPASS asymmetrical disruptions

S.N. Gerasimov, P. Abreu, M. Baruzzo, V. Drozdov, A. Dvornova, J. Havlicek, T.C. Hender, O. Hronova, U. Kruezi, X. Li2015年被引用 40Nuclear FusionIF 3出版社

Asymmetrical disruptions may occur during ITER operation and they may be accompanied by large sideways forces and rotation of the asymmetry. This is of particular concern because resonance of the rotating asymmetry with the natural frequencies of the vacuum vessel (and other in-vessel components) could lead to large dynamic amplification of the forces. A significant fraction of non-mitigated JET disruptions have toroidally asymmetric currents that flow partially inside the plasma and partially inside the surrounding vacuum vessel ('wall'). The toroidal asymmetries (otherwise known as the appearance of 3D structures) are clearly visible in the plasma current (Ip) and the first plasma current moments. For the first time we present here the asymmetries in toroidal flux measured by the diamagnetic loops and also propose a physical interpretation. The presented data covers the period of JET operation with a C-wall (JET-C from 2005 until late 2009) and with an ITER-like wall (JET-ILW from 2011 until late 2014), during which pick-up coil and saddle loop data at four toroidally orthogonal locations were routinely recorded. The observed rotations of the Ip asymmetries are in the range from  −5 turns to  +10 turns (a negative value is counted to the negative plasma current). Initial observations on COMPASS of asymmetric disruptions are presented, which are in line with JET data. The whole of the JET-ILW disruption database and the limited number of COMPASS disruptions examined confirm that the development of the toroidal asymmetry precedes the drop to unity of q95. It is shown that massive gas injection (MGI), which is routinely used to mitigate disruptions, significantly reduces the Ip asymmetries in JET. However, MGI produces fast plasma current quench and consequently high vessel eddy currents, which expose the machine to additional stresses. The effect of the large gas quantity used during the injection is of particular concern as well.

日本語訳

非対称なディスラプションはITER運転中に発生する可能性があり、それらには大きな横方向の力と非対称性の回転が伴うことがある。これは、回転する非対称性と真空容器(およびその他の容器内コンポーネント)の固有振動数との共振が、力の大きな動的増幅につながる可能性があるため、特に懸念される。緩和されていないJETディスラプションのかなりの割合が、プラズマ内部と周囲の真空容器(「壁」)内部の両方を部分的に流れるトロイダル非対称電流を有する。トロイダル非対称性(別名3D構造の出現)は、プラズマ電流(Ip)および第一プラズマ電流モーメントにおいて明確に可視化される。我々はここで初めて、ダイアモンド磁束計によって測定されたトロイダル磁束の非対称性を提示し、また物理的解釈を提案する。提示されるデータは、Cウォールを備えたJET運転期間(2009年後半までのJET-C)とITER類似壁を備えた期間(2014年後半までのJET-ILW)をカバーしており、その間、4つのトロイダル直交位置におけるピックアップコイルおよびサドルループデータが定期的に記録された。観測されたIp非対称性の回転は、−5回転から+10回転の範囲である(負の値は負のプラズマ電流として数えられる)。COMPASSにおける非対称ディスラプションの初期観測が提示され、これはJETデータと一致する。JET-ILWディスラプションデータベース全体と、調査された限られた数のCOMPASSディスラプションは、トロイダル非対称性の発達がq95の1への低下に先行することを確認している。ディスラプション緩和に日常的に使用される大量ガス注入(MGI)が、JETにおけるIp非対称性を大幅に低減することが示されている。しかしながら、MGIは急速なプラズマ電流クエンチを生成し、その結果高い容器渦電流を生じさせ、機械に追加の応力を曝す。注入中に使用される大量のガスの影響も特に懸念される。

装置

jet高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

wiki

JETPlasma disruptionCOMPASS
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