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Magnetic surface loss and electron runaway

Allen H Boozer2019年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The exponentiation of a small seed of energetic electrons into a strong current of relativistic electrons during disruptions is a major threat to the ITER mission; the adequacy of the plan for the protection of ITER remains far from clear. The hope that issues involving relativistic electrons can be resolved in the non-nuclear phase of ITER operations has a fundamental flaw. In the nuclear phase two mechanisms exist for producing seed electrons: remnant and steady production. In the non-nuclear phase only the more easily avoidable remnant source exists. Whether the plasma current in ITER must be severely constrained to avoid unacceptable machine damage rests on issues discussed in this paper. An adequate understanding of fast magnetic reconnection is one of these issues. The loss of poloidal field energy during a disruption occurs through two distinct processes: (1) a quasi-ideal fast magnetic reconnection, which conserves magnetic helicity and accounts for large and sudden drops in the internal inductance, and (2) the resistive dissipation, which dissipates the helicity and is required to quench the current. To correctly separate these two processes requires spatial and temporal resolutions far beyond those of existing simulations. The assumption that stochastic magnetic field lines have a diffusive radial motion allows simple simulations of existing experiments and predictions for ITER that go far beyond existing analyses.

日本語訳

破壊的現象(ディスラプション)の際に、高エネルギーの種電子の小さなシードが相対論的電子の強い電流へと増倍されることは、ITERのミッションに対する主要な脅威である。ITERの保護計画の妥当性は、依然として明確ではない。相対論的電子に関する問題がITERの非核融合運転段階で解決され得るという期待には、根本的な欠陥がある。核融合運転段階では、種電子を生成する2つのメカニズムが存在する:残留生成と定常生成である。非核融合運転段階では、より回避しやすい残留源のみが存在する。ITERにおけるプラズマ電流が、許容不可能な装置損傷を回避するために厳しく制約されなければならないかどうかは、本論文で議論される問題に依存する。高速磁気リコネクションの十分な理解は、これらの問題の一つである。ディスラプション中のポロイダル磁場エネルギーの損失は、2つの異なるプロセスを通じて発生する:(1) 磁気ヘリシティを保存し、内部インダクタンスの大きな急激な低下を説明する準理想的高速磁気リコネクション、および (2) ヘリシティを散逸させ、電流を消滅させるために必要とされる抵抗性散逸である。これら2つのプロセスを正確に分離するには、既存のシミュレーションをはるかに超える空間的・時間的分解能が必要である。確率的磁力線が拡散的な径方向運動を持つという仮定により、既存の実験の単純なシミュレーションと、既存の解析をはるかに超えるITERの予測が可能となる。

装置

iter中精度(概要文一致)
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