Nonlinear 3D magnetohydrodynamic (MHD) modeling of shattered pellet injection (SPI) in JET tokamak plasmas is performed with the JOREK code. The study focuses on the validation of simulation result with respect to experimental observations, addressing in particular figures of merit for the efficiency of the SPI, as a technique to mitigate thermal loads by injecting radiative impurities like neon during the thermal quench (TQ) phase of disruptions. A set of JET pulses with neon/deuterium atomic mixture ratio in the shattered pellet varying from 10% to 100% provides the experimental data to be compared with. Simulations using different models for the ablation of solid fragments and the radiation of neon impurities are considered. Synthetic diagnostics are employed for a direct quantitative comparison with key JET diagnostic systems providing in particular radiation, electron temperature and density, and magnetic measurements. 3D radiation structures from MHD simulations are analyzed to estimate the toroidal asymmetry of radiation, which is difficult to measure in JET due to the presence of only two toroidally displaced multi-channel bolometry systems. JOREK simulations show that, before the TQ, the bulk of the radiation is concentrated in a toroidal region enclosing the radiating fragments that is missed by both multi-channel bolometers, suggesting a possible underestimation of the total radiation by such diagnostic systems in the pre-TQ phase. On the other hand, JOREK predicts that during the TQ the radiation becomes more toroidally symmetric, with positive implications for the heat load to plasma facing components.
JOREKコードを用いて、JETトカマクプラズマにおける破砕ペレット入射(SPI)の非線形3次元電磁流体力学(MHD)モデリングを実施した。本研究は、実験観測に対するシミュレーション結果の検証に焦点を当てており、特に、ディスラプションの熱クエンチ(TQ)位相中にネオン等の放射不純物を入射することによって熱負荷を軽減する手法としてのSPIの効率に関する性能指標を取り扱っている。破砕ペレット中のネオン/重水素原子混合比が10%から100%まで変化する一連のJETパルスが、比較対象となる実験データを提供する。固体フラグメントのアブレーションとネオン不純物の放射に関する異なるモデルを用いたシミュレーションを検討する。特に放射、電子温度・密度、および磁気測定を提供する主要なJET診断システムとの直接的な定量的比較のために、合成診断を採用する。MHDシミュレーションからの3次元放射構造を解析して、放射のトロイダル非対称性を推定する。この非対称性は、JETではトロイダル方向に変位した2つの多チャンネルボロメータシステムしか存在しないため、測定が困難である。JOREKシミュレーションは、TQ前に、放射の大部分が放射フラグメントを囲むトロイダル領域に集中しており、その領域は両方の多チャンネルボロメータによって見逃されることを示している。これは、TQ前段階においてそのような診断システムによる全放射の過小評価の可能性を示唆する。一方、JOREKは、TQ中には放射がよりトロイダル対称的になり、プラズマ対向機器への熱負荷にとって肯定的な含意があると予測する。