The electromagnetic loads produced by halo currents during vertical displacement events (VDEs) impose stringent requirements on the strength of ITER in-vessel components. A predictive understanding of halo current evolution is essential for ensuring the robust design of these components. A significant factor determining that evolution is the plasma resistance, which is a function of three quantities: the resistivities of the core and halo regions, and the halo region width. A diffusive model of halo width growth during VDEs has been developed, which provides one part of a physics basis for predictive halo current simulations. The diffusive model was motivated by DIII-D observations that VDEs with cold post-thermal quench plasma and a current decay time much faster than the vertical motion (type I VDE) possess much wider halo region widths than warmer plasma VDEs, where the current decay is much slower than the vertical motion (type II). A 2D finite element code is used to model the diffusion of toroidal halo current during selected type I and type II DIII-D VDEs. The model assumes a core plasma region within the last closed flux surface (LCFS) diffusing current into a halo plasma filling the vessel outside the LCFS. LCFS motion and plasma temperature are prescribed from experimental observations. The halo width evolution produced by this model compares favourably with experimental measurements of type I and type II toroidal halo current width evolution.
垂直変位事象(VDE)中のハロー電流によって生じる電磁力は、ITERの真空容器内機器の強度に厳しい要求を課す。ハロー電流の時間発展の予測的理解は、これらの機器の堅牢な設計を保証するために不可欠である。その時間発展を決定する重要な因子はプラズマ抵抗であり、これはコア領域とハロー領域の抵抗率、およびハロー領域の幅という3つの量の関数である。VDE中のハロー幅成長の拡散モデルが開発されており、これは予測的ハロー電流シミュレーションのための物理的基盤の一部を提供する。この拡散モデルは、DIII-Dの観測に動機づけられたものであり、その観測によれば、崩壊後プラズマが低温で、電流減衰時間が垂直運動よりもはるかに速いタイプI VDEは、電流減衰が垂直運動よりもはるかに遅い高温プラズマのタイプII VDEよりも、はるかに広いハロー領域幅を持つ。2次元有限要素コードを用いて、選択されたタイプIおよびタイプIIのDIII-D VDE中のトロイダルハロー電流の拡散をモデル化する。このモデルは、最終閉鎖磁気面(LCFS)内のコアプラズマ領域と、LCFS外の真空容器を満たすハロープラズマへの電流拡散を仮定する。LCFSの運動とプラズマ温度は実験観測から与えられる。このモデルによって生成されるハロー幅の時間発展は、タイプIおよびタイプIIのトロイダルハロー電流幅の時間発展の実験測定値と良好に一致する。