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Imperfect axisymmetry in the Tokamak Configuration

O.A. Anderson, H.P. Furth1972年被引用 57Nuclear FusionIF 3出版社

In real experimental tokamaks the necessity for access space between toroidal field coils spoils the ideal axisymmetry of the configuration. The "ripple" in toroidal field strength (typically a few percent) causes non-symmetric trapping of particles; the resultant drift orbits generally lead to the wall. A criterion is given for the avoidance of this particle loss. The TORMAG computer program is used to calculate a sample coil systsm that preserves experimental access while also meeting the orbit criterion. In present-day tokamaks, the main effect of the excessive toroidal field ripple is the loss of multi-keV ions from the tail of the Maxwellian, an effect that is reflected in the vertical asymmetry of the charge-exchange neutral diagnostic data. In thermonuclear plasmas, loss due to non-axisymmetry becomes important even for bulk plasma ions. The loss problems for alpha particles and for energetic injected ions (if isotropic) are particularly serious.

日本語訳

実際の実験用トカマクにおいては、トロイダル磁場コイル間のアクセス空間の必要性が、装置の理想的な軸対称性を損なう。トロイダル磁場強度の「リップル」(典型的には数パーセント)は、粒子の非対称な捕捉を引き起こし、その結果生じるドリフト軌道は一般に壁に到達する。この粒子損失を回避するための基準が示される。TORMAGコンピュータプログラムを用いて、実験アクセスを維持しつつ軌道基準も満たすサンプルコイル系が計算される。現在のトカマクにおいては、過剰なトロイダル磁場リップルの主な影響は、マクスウェル分布の高エネルギー尾部に位置する数keVのイオンの損失であり、その影響は荷電交換中性粒子診断データの垂直方向の非対称性として現れる。熱核融合プラズマにおいては、非軸対称性による損失はバルクプラズマイオンにとっても重要となる。アルファ粒子および(等方的な場合の)高エネルギー入射イオンの損失問題は特に深刻である。

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