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Resistive wall mode physics and control challenges in JT-60SA high scenarios

L. Pigatto, N. Aiba, T. Bolzonella, N. Hayashi, M. Honda, Y.Q. Liu, G. Marchiori, S. Mastrostefano, G. Matsunaga, M. Takechi2019年被引用 8Nuclear FusionIF 3出版社

The superconducting tokamak JT-60SA is being built in Naka (Japan) under the Broader Approach Satellite Tokamak Programme jointly by Europe and Japan, and under the Japanese national programme. JT-60SA has an important supporting mission for the development of fusion energy. It will help in both the exploitation of ITER and in the definition of an optimized DEMO design. The focus of this work is set on high scenarios, in which kink-like instabilities (e.g. one or more resistive wall modes) are potentially unstable and possibly lead to disruptions. As a fundamental step to ensure the safe realization of high plasmas, modeling activities are being carried out for MHD stability and control. The drift-kinetic damping model in particular will be considered in the present work, with a stability study in Scenario 5-like plasmas carried out with MARS-F/K. Resistive wall mode (RWM) stability is found with this model for low plasma rotation and precession drift resonance with thermal ions. The dependence on normalized and flow profile is discussed. The challenge of active control is also addressed, taking advantage of the set of RWM control coils that JT-60SA will install. A dynamic simulator, based on the CarMa code, has been developed for feedback control modeling. A demonstration of this tool is given for one of the aforementioned plasmas. Stabilization of the most unstable RWM is achieved within basic power limits. Potential applications, results and latest development of this tool are discussed.

日本語訳

超伝導トカマクJT-60SAは、日本(那珂)において、欧州と日本による共同のブローダー・アプローチ・サテライト計画の下で建設されており、また日本の国内計画の下でも建設されている。JT-60SAは、核融合エネルギーの開発において重要な支援的役割を担っている。それは、ITERの活用と、最適化されたDEMO設計の両方に貢献するものである。本研究の焦点は、高ベータシナリオに置かれており、そこではキンク様不安定性(例えば、一つ以上の抵抗性壁モード)が潜在的に不安定となり、ディスラプションにつながる可能性がある。高ベータプラズマの安全な実現を確保するための基本的なステップとして、MHD安定性と制御に関するモデリング活動が実施されている。特にドリフト運動論的減衰モデルが本研究で検討され、MARS-F/Kを用いたシナリオ5類似プラズマにおける安定性研究が行われる。このモデルでは、低プラズマ回転および熱イオンとの歳差運動ドリフト共鳴に対する抵抗性壁モード(RWM)安定性が見出されている。規格化された(物理量)と流れプロファイルへの依存性が議論される。また、JT-60SAに設置されるRWM制御コイル群を活用した能動制御の課題にも取り組む。CarMaコードに基づく動的シミュレータが、フィードバック制御モデリングのために開発されている。このツールの実証が、前述のプラズマの一つに対して示される。最も不安定なRWMの安定化が、基本電力制限内で達成される。このツールの潜在的な応用、最新の成果、および開発状況が議論される。

装置

jt-60sa高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

wiki

JT-60SAResistive wall mode
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