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Homogenization of the pellet ablated material in tokamaks taking into account the ∇B-induced drift

B. Pégourié, V. Waller, H. Nehme, L. Garzotti, A. Géraud2007年被引用 62Nuclear FusionIF 3出版社

A model of the pellet deposition profile is presented, which describes in a self-consistent way the homogenization process and the simultaneous drift of the ablated material. Its main features are (i) that the drift is stopped by a parallel current that appears in the drifting flux tube and reduces the polarization of the expanding ablatant and (ii) that the pellet material does not move as a solid body but homogenizes in a radial interval of extent equal to its displacement. From the pellet and plasma pre-injection characteristics, the model yields the post-injection density and temperature profiles, allowing a quantitative comparison with measurements. The simulation results are compared with experimental data for both the homogenization phase and ∇B-induced displacement. In particular, (i) the calculated characteristics of the homogenization and drift (time constants and velocities) are in agreement with the measurements, (ii) for pellets launched from the low field side (LFS), the model reproduces the dependence of both the fuelling efficiency and the outward displacement on the pellet penetration and (iii) for pellets launched from the high field side (HFS), which are less documented, the calculated fuelling efficiency is always equal to 100%, larger than what is observed, suggesting a transient increase in the plasma (radial) transport. Practically, the main results are that the displacement is smaller for the HFS than for the LFS launched pellets and that, for deep fuelling, one must inject the pellet along the drift direction.

日本語訳

ペレット堆積プロファイルのモデルを提示する。このモデルは、自己無撞着な方法で、均質化プロセスとアブレーションされた材料の同時ドリフトを記述する。その主な特徴は、(i)ドリフトが、ドリフトする磁束管に現れ、膨張するアブラタントの分極を低減する平行電流によって停止されること、(ii)ペレット材料が固体塊として移動するのではなく、その変位に等しい半径方向間隔にわたって均質化することである。ペレットとプラズマの入射前特性から、このモデルは入射後の密度・温度プロファイルを導出し、測定値との定量的比較を可能にする。シミュレーション結果は、均質化位相と∇B誘起ドリフトの両方について実験データと比較される。特に、(i)計算された均質化およびドリフトの特性(時定数と速度)は測定値と一致し、(ii)低磁場側(LFS)から入射されたペレットについては、モデルは燃料供給効率と外向き変位の両方のペレット侵入深さ依存性を再現し、(iii)高磁場側(HFS)から入射されたペレットについては、文献データが少ないが、計算された燃料供給効率は常に100%であり、観測値よりも大きく、プラズマの(半径方向)輸送の一時的な増大を示唆している。実用的には、主な結果として、HFSから入射されたペレットの変位はLFSから入射されたものよりも小さく、深部燃料供給にはドリフト方向に沿ってペレットを入射する必要があることが示された。

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