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Simulations of combined neutral beam injection and ion cyclotron heating with the TORIC-SSFPQL package

R. Bilato, M. Brambilla, O. Maj, L.D. Horton, C.F. Maggi, J. Stober2011年被引用 57Nuclear FusionIF 3出版社

A source describing the injection of fast ions due to the ionization of high-energy neutral beams has been added to the surface-averaged quasilinear Fokker–Planck code SSFPQL (Brambilla 1994 Nucl. Fusion34 1121). For this purpose, the multiple-beam NBI code SINBAD (Feng et al 1995 Comput. Phys. Commun.88 161) has been included as a module in SSFPQL, with the modifications required to handle arbitrary axisymmetric equilibria. Alternatively, the neutral beam injection (NBI) source can be built using the output of a Monte Carlo NBI code. We have also added a term describing losses of fast ions during thermalization, and a subroutine evaluating the neutron production rate by nuclear reactions. With these extensions, iterations between SSFPQL and the full-wave solver TORIC (Brambilla 1999 Plasma Phys. Control. Fusion41 1) can now be used to investigate the strong interplay between NBI and ion cyclotron (IC) heating.By comparing the predicted and measured neutron production rates from D–D reactions in a discharge with combined NBI and IC heating in ASDEX Upgrade we obtain a plausible estimate of the importance of fast-ion losses (FILs), even if their cause cannot be identified. We find, however, that the plasma composition, in particular the presence of low Z impurities, plays a more critical role than FILs in limiting the efficiency of this heating scheme.

日本語訳

高速イオンを生成する電離過程による高速イオンの入射を記述するソース項が、表面平均化された準線形フォッカー・プランクコードSSFPQL(Brambilla 1994 Nucl. Fusion 34 1121)に追加された。この目的のため、多ビームNBIコードSINBAD(Feng et al 1995 Comput. Phys. Commun. 88 161)が、任意の軸対称平衡を取り扱うために必要な修正を施した上で、SSFPQLのモジュールとして組み込まれた。あるいは、NBIソースは、モンテカルロNBIコードの出力を用いて構築することもできる。また、熱化過程における高速イオンの損失を記述する項と、核反応による中性子生成率を評価するサブルーチンも追加された。これらの拡張により、SSFPQLと波動全体ソルバーTORIC(Brambilla 1999 Plasma Phys. Control. Fusion 41 1)との間の反復計算を用いて、NBIとイオンサイクロトロン(IC)加熱の間の強い相互作用を調べることが可能となった。ASDEX Upgradeにおける複合NBI・IC加熱放電において、D-D反応による中性子生成率の予測値と測定値を比較することにより、高速イオン損失(FIL)の重要性について妥当な評価が得られたが、その原因を特定することはできなかった。しかしながら、この加熱方式の効率を制限する要因としては、FILよりもむしろ、低Z不純物の存在がより重要な役割を果たしていることが判明した。

装置

asdex-upgrade低精度(概要文一致)

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Ion cyclotron heatingNeutral beamNeutral beam injection
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