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3D radiation, density, and MHD structures following neon shattered pellet injection into stable DIII-D Super H-mode discharges

R. Sweeney, L.R. Baylor, N.W. Eidietis, R.S. Granetz, J.L. Herfindal, E.M. Hollmann, D. Hu, M. Lehnen, R. Moyer, R. Raman2021年被引用 7Nuclear FusionIF 3出版社

Six nominally repeat neon shattered pellet injection (SPI) shutdowns of stable DIII-D Super H-modes are studied to understand the 3D properties of the radiation and impurity transport. The radiation efficiency and radiation peaking determine whether first wall melting is expected following disruption mitigation in ITER. Previous studies make use of axisymmetric approximations to infer radiation efficiencies, but validating the high efficiency required by ITER necessitates improved accuracy, and this work contributes by exploring the 3D radiation and density structures that will inform forward modeling. When the neon shatter plume produced by the SPI reaches the plasma edge, m/n = 3/1 and 2/1 island O-points are observed to align with the injection trajectory in five out of six cases, suggesting that the injected material seeds the island O-points. Field aligned neon structures emitting Ne-I line radiation drift at 1 km s−1 in the ion diamagnetic drift direction during the pre-thermal quench, tracking the motion of the m/n = 2/1 island O-point. Neon fragments penetrate to the q = 2 surface by the time of the thermal quench. Techniques to constrain the 3D emissivity are explored, and one method constrains a 3D flux tube that is consistent with the radiation data, and when mapped to the interferometers, intersects the lasers that measure the highest density. The resulting structure derived from the radiation measurements exists near the 2/1 island X-point. In five repeatable discharges, the peak of the radiation in the toroidal direction exists in a 120° toroidal sector where the injection occurs, in contrast with the outlier discharge where the toroidal peak exists in the complementary 240° toroidal sector far from the injector, and where a 50% lower density rise is observed. The n = 1 phase behavior is markedly different in the outlier discharge, suggesting a possible dependence of the radiation structure and the assimilation efficiency on MHD.

日本語訳

6回の名目上反復可能なネオン破砕ペレット注入(SPI)による安定したDIII-DスーパーHモードの停止を研究し、放射と不純物輸送の3次元的特性を理解する。放射効率と放射のピーキングは、ITERにおけるディスラプション緩和後の第一壁溶融が予想されるかどうかを決定する。これまでの研究では、軸対称近似を用いて放射効率を推定してきたが、ITERに要求される高い効率を検証するには、より高い精度が必要であり、本研究は、将来のモデリングに資する3次元の放射構造と密度構造を探求することに貢献する。ネオン破砕プルームがプラズマ端に到達すると、m/n = 3/1および2/1のアイランドO点が、6例中5例で入射軌道と一致して観測され、入射された材料がアイランドO点にシードされることを示唆している。ネオン発光線を放射する磁場整合ネオン構造は、熱クエンチ前の期間にイオン反磁性方向へ1 km/sでドリフトし、m/n = 2/1アイランドO点の運動を追跡する。ネオン破片は、熱クエンチの時点までにq = 2面に到達する。3次元放射率を拘束する手法が探求され、一つの方法は、放射データと整合する3次元フラックスチューブを拘束し、干渉計にマッピングすると、最高密度を測定するレーザー経路と交差する。放射測定から導出された結果の構造は、2/1アイランドX点の近傍に存在する。6回の再現可能な放電のうち5回では、放射のトロイダル方向のピークは、入射セクターから120°のトロイダルセクターに存在するのに対し、外れ値の放電では、トロイダルピークは入射器から遠い相補的な240°のトロイダルセクターに存在し、密度上昇が50%低いことが観測される。n = 1位相挙動は外れ値の放電で顕著に異なり、放射構造と吸収効率のMHDへの依存性の可能性を示唆している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

MagnetohydrodynamicsDIII-DH-modePellet injectionShattered pellet injection
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