Disruptions in a large tokamak can cause serious damage to the device and should be avoided or mitigated. Massive gas or killer pellet injection are possible ways to obtain a controlled fast plasma shutdown before a natural disruption occurs. In this work, plasma shutdown scenarios with different types of impurities are studied for an ITER-like plasma. Plasma cooling, runaway generation and the associated electric field diffusion are calculated with a 1D-code taking the Dreicer, hot-tail and avalanche runaway generation processes into account. Thin, radially localized sheets with high temperature can be created after the thermal quench, and the Dreicer and avalanche processes produce a high runaway current inside these sheets. At high impurity concentration the Dreicer process is suppressed but hot-tail runaways are created. Favorable thermal and current quench times can be achieved with a mixture of deuterium and neon or argon. However, to prevent the avalanche process from creating a significant runaway current fraction, it is found to be necessary to include runaway losses in the model.
大型トカマクにおけるディスラプションは装置に深刻な損傷を与える可能性があり、回避または緩和されるべきである。大量ガス入射またはキラーペレット入射は、自然ディスラプションが発生する前に制御された高速プラズマ停止を得るための可能な方法である。本研究では、ITER類似プラズマに対して、異なる不純物を用いたプラズマ停止シナリオを研究する。プラズマ冷却、逃走電子生成、および関連する電場拡散は、Dreicer過程、ホットテール過程、およびアバランシェ過程を考慮した1次元コードを用いて計算される。熱クエンチ後に、高温の薄い径方向に局在したシートが生成され得る。そして、Dreicer過程とアバランシェ過程はこれらのシート内部に高い逃走電流を生成する。高不純物濃度では、Dreicer過程は抑制されるが、ホットテール逃走電子が生成される。好ましい熱および電流クエンチ時間は、重水素とネオンまたはアルゴンの混合物によって達成され得る。しかしながら、アバランシェ過程が有意な逃走電流割合を生成するのを防ぐためには、モデルに逃走電子損失を含めることが必要であることが見出された。