Plasma disruptions present considerable risks to tokamak devices, necessitating the implementation of advanced mitigation techniques such as shattered pellet injection (SPI). This study examines the influence of various shatter tube designs on disruption mitigation characteristics in EAST. The standard 20°-bend shatter tube was replaced with a horizontal straight tube to develop an insufficiently SPI (ISPI) system, producing larger and off-axis injected fragments without velocity reduction for comparative analysis with conventional SPI. It was found that after impurity injection, the n = 1 mode in the toroidal signals grows regardless of whether a magnetohydrodynamic (MHD) mode was present in the plasma before injection. Diagnostic assessments indicate that ISPI results in a pre-thermal quench (pre-TQ) duration about 1.5 times longer than SPI attributed to reduced impurity assimilation and a current quench duration 0.83 times shorter than SPI attributed to the fast Ip dissipation via halo current caused by the cold vertical displacement event (VDE). Although ISPI facilitates a slightly more uniform poloidal radiation distribution during the TQ phase, it is associated with weaker mitigation of halo currents, with a mitigation rate of 27.3% compared to SPI’s 64.7%. These findings provide critical insights for optimizing ITER’s SPI strategy by balancing radiation homogeneity, electromagnetic load management, and MHD stability.
プラズマディスラプションはトカマク装置に多大なリスクをもたらすため、破砕ペレット注入(SPI)などの高度な緩和技術の実装が必要となる。本研究では、EASTにおける種々のシャッターチューブ設計がディスラプション緩和特性に及ぼす影響を調査した。標準的な20°曲がりシャッターチューブを水平直管に交換し、速度低下を伴わずにより大きく、オフアクシスに注入されるフラグメントを生成する不十分なSPI(ISPI)システムを開発し、従来のSPIとの比較分析を行った。その結果、不純物注入後、注入前にプラズマ中に磁気流体力学(MHD)モードが存在していたかどうかに関係なく、トロイダル信号におけるn=1モードが成長することが分かった。診断評価により、ISPIは、不純物の取り込みの低下に起因して、熱クエンチ前(pre-TQ)持続時間がSPIより約1.5倍長く、低温垂直変位事象(VDE)によるハロー電流を介した高速のIp消散に起因して、電流クエンチ持続時間がSPIより0.83倍短いことが示された。ISPIはTQ位相中にわずかに均一なポロイダル放射分布を促進するものの、ハロー電流の緩和はより弱く、その緩和率はSPIの64.7%に対し27.3%であった。これらの知見は、放射均一性、電磁負荷管理、およびMHD安定性のバランスをとることにより、ITERのSPI戦略を最適化するための重要な洞察を提供する。