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Analysis of vertical displacement events and halo currents in COMPASS-D

P.J. Knight, G.G. Castle, A.W. Morris, A. Caloutsis, C.G. Gimblett2000年被引用 32Nuclear FusionIF 3出版社

Vertical displacement events (VDEs) and their attendant `halo currents' flowing inthe plasma facing components pose a potentially serious hazard to operation inlarge fusion devices. Experiments on the COMPASS-D tokamak indicatethat, on this machine, peak halo currents Iθ exhibit a scalingIθ ∝ Ip0/q95, with all data falling within theboundary Iθ ⩽ 1.2 Ip0/q95. Toroidally asymmetric halocurrents peak along with the symmetric halo currents, and are nearly fixed intoroidal phase, according to magnetic coil and resistive shunt data. Thetoroidal peaking factor (peak to average ratio) of the halocurrents decreases with increasing Iθ/Ip0, but exhibitssignificant scatter. Here, the experimental arrangement is described, and theabove results are discussed. A model for the observed boundary in the peakhalo current data is introduced, employing near perfect imaging of the plasmacurrent by a halo that becomes highly conducting during a VDE. The modelreproduces both the above limit observed on COMPASS-D and also thehigher boundary observed on Alcator C-Mod. In addition, the model results areconsistent with reports from other machines of the effectiveness of schemes toreduce halo currents such as gas puffing and killer pellet injection.

日本語訳

垂直変位事象(VDE)およびそれに伴ってプラズマ対向機器に流れる「ハロー電流」は、大型核融合装置における運転に対して潜在的に深刻な危険をもたらす。COMPASS-Dトカマクでの実験は、この装置では、ピークハロー電流IθがスケーリングIθ ∝ Ip0/q95を示し、すべてのデータが境界Iθ ⩽ 1.2 Ip0/q95内に収まることを示している。トロイダル方向に非対称なハロー電流は、対称なハロー電流と同時にピークに達し、磁気コイルおよび抵抗シャントのデータによれば、トロイダル位相がほぼ固定されている。ハロー電流のトロイダルピーキング係数(ピーク対平均比)は、Iθ/Ip0の増加とともに減少するが、有意なばらつきを示す。ここでは、実験配置について説明し、上記の結果について考察する。ピークハロー電流データにおいて観測された境界に対するモデルを導入する。このモデルは、VDE中に高伝導度となるハローによるプラズマ電流のほぼ完全なイメージングを用いる。このモデルは、COMPASS-Dで観測された上記の限界と、Alcator C-Modで観測されたより高い境界の両方を再現する。さらに、モデル結果は、ガス入射やキラーペレット注入など、ハロー電流を低減する手法の有効性に関する他の装置からの報告と一致している。

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COMPASSVertical displacement
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