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Simulation of transport in the ignited ITER with 1.5-D predictive code

G. Becker1995年被引用 24Nuclear FusionIF 3出版社

The confinement in the bulk and scrape-off layer plasmas of the ITER EDA and CDA is investigated with special versions of the 1.5-D BALDUR predictive transport code for the case of peaked density profiles (Cu=1.0). The code self-consistently computes 2-D equilibria and solves 1-D transport equations with empirical transport coefficients for the ohmic, L and ELMy H mode regimes. Self-sustained steady state thermonuclear burn is demonstrated for up to 500 s. It is shown to be compatible with the strong radiation losses for divertor heat load reduction caused by the seeded impurities iron, neon and argon. The corresponding global and local energy and particle transport are presented. The required radiation corrected energy confinement times of the EDA and CDA are found to be close to 4 s, which is attainable according to the ITER ELMy H mode scalings. In the reference cases, the steady state helium fraction is 7%, which already causes significant dilution of the DT fuel. The fractions of iron, neon and argon needed for the prescribed radiative power loss are given. It is shown that high radiative losses from the confinement zone, mainly by bremsstrahlung, cannot be avoided. The radiation profiles of iron and argon are found to be the same, with two thirds of the total radiation being emitted from closed flux surfaces. Fuel dilution due to iron and argon is small. The neon radiation is more peripheral, since only half of the total radiative power is lost within the separatrix. But neon is found to cause high fuel. Dilution. The combined dilution effect by helium and neon conflicts with burn control, self-sustained burn and divertor power reduction. Raising the helium fraction above 10% leads to the same difficulties owing to fuel dilution. The high helium levels of the present EDA design are thus unacceptable. For the reference EDA case, the self-consistent electron density and temperature at the separatrix are 5.6*1019 m-3 and 130 eV, respectively. The bootstrap current of 2.4 MA is much lower tha

日本語訳

ITER EDAおよびCDAのバルクプラズマおよびスクレイプオフ層における閉じ込めを、尖った密度分布(Cu=1.0)の場合について、1.5次元BALDUR予測輸送コードの特別版を用いて調査した。このコードは、2次元平衡を自己無撞着に計算し、オーミック、Lモード、ELMy Hモード領域に対する経験的輸送係数を用いて1次元輸送方程式を解く。自己維持定常熱核燃焼が最大500秒間実証された。ダイバータ熱負荷低減のためのシード不純物である鉄、ネオン、アルゴンによる強い放射損失と両立可能であることが示された。対応する全体および局所的なエネルギー輸送と粒子輸送が提示される。EDAおよびCDAに必要な放射補正後のエネルギー閉じ込め時間は約4秒であることがわかり、これはITERのELMy Hモードスケーリング則に従って達成可能である。基準ケースでは、定常状態のヘリウム割合は7%であり、これはDT燃料の有意な希釈をすでに引き起こす。所定の放射パワー損失に必要な鉄、ネオン、アルゴンの割合が与えられる。閉じ込め領域からの高い放射損失は、主に制動放射によるものであり、回避できないことが示された。鉄とアルゴンの放射プロファイルは同じであることがわかり、全放射の3分の2が閉磁気面内から放出される。鉄とアルゴンによる燃料希釈は小さい。ネオン放射はより周辺部で発生する。なぜなら、全放射パワーの半分のみがセパラトリックス内で失われるからである。しかし、ネオンは高い燃料希釈を引き起こすことがわかった。ヘリウムとネオンによる複合希釈効果は、燃焼制御、自己維持燃焼、およびダイバータ電力低減と矛盾する。ヘリウム割合を10%以上に上げると、燃料希釈により同じ困難が生じる。したがって、現在のEDA設計の高いヘリウムレベルは許容できない。基準EDAケースでは、セパラトリックスにおける自己無撞着な電子密度と電子温度は、それぞれ5.6×10¹⁹ m⁻³および130 eVである。2.4 MAのブートストラップ電流は、はるかに低い

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITER
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