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Modelling of alpha particle slowing down, confinement and redistribution by sawteeth in TFTR using the FPPT code

N.N. Gorelenkov, R.V. Budny, H.H. Duong, R.K. Fisher, S.S. Medley, M.P. Petrov, M.H. Redi1997年被引用 35Nuclear FusionIF 3出版社

Results from recent deuterium-tritium (DT) experiments on TFTR to measure the energy spectra and radial profiles of well trapped confined alpha particle distributions using the pellet charge exchange (PCX) diagnostic in quiescent plasmas are compared with a numerical modelling using the Fokker-Planck post-TRANSP (FPPT) processor code and show a classical slowing down behaviour of the alphas (Fisher, R.K., et al., Phys. Rev. Lett. 75 (1995) 846). However, in the presence of sawtooth oscillations PCX experimental data indicate a significant broadening of the trapped alpha radial distributions (Petrov, M.P., et al., Nucl. Fusion 35 (1995) 1437). Conventional models consistent with measured sawtooth effects on passing particles do not provide satisfactory simulations of the trapped particle mixing measured by the PCX diagnostic. A mechanism is proposed for fast particle mixing during the sawtooth crash to explain the trapped alpha particle radial profile broadening after the crash. The model is based on the fast particle orbit averaged toroidal drift in a perturbed helical electric field with an adjustable absolute value (similar to that in Kolesnichenko, Ya.I., et al., Nucl. Fusion 36 (1996) 159). Such a drift of the fast particles results in a change of their energy and a redistribution id phase space. To show the sensitivity of trapped particles to sawteeth, the redistribution in toroidal momentum Pphi (or in minor radius) was calculated in two ways. The first is based on the assumption that Pphi redistribution is stochastic with a large diffusion coefficient and was taken to be flat. The second way is to apply Kolesnichenko's inversion formula (Kolesnichenko, Ya.I., et al., Nucl. Fusion 32 (1992) 449). Both methods are compared with PCX data. The distribution function in a pre-sawtooth plasma and its evolution in a post-sawtooth crash plasma are simulated using the FPPT code. It is shown that FPPT calculated alpha particle distributions are consistent with TRANSP Monte Carlo calculations. Compariso

日本語訳

TFTRにおける最近の重水素-トリチウム(DT)実験から、ペレット荷電交換(PCX)診断を用いて測定された、閉じ込められたアルファ粒子分布のエネルギースペクトルと動径分布の結果を、フォッカー・プランク後処理TRANS(FPPT)コードを用いた数値モデリングと比較した。その結果、アルファ粒子の古典的な減速挙動が示された(Fisher, R.K., et al., Phys. Rev. Lett. 75 (1995) 846)。しかしながら、鋸歯状振動の存在下では、PCX実験データは閉じ込められたアルファ粒子の動径分布の有意な広がりを示した(Petrov, M.P., et al., Nucl. Fusion 35 (1995) 1437)。通過粒子に対する鋸歯状振動の影響の測定結果と整合する従来のモデルでは、PCX診断によって測定された閉じ込め粒子の混合を満足に再現できなかった。鋸歯状崩壊時の高速粒子混合のメカニズムが提案され、崩壊後の閉じ込められたアルファ粒子の動径分布の広がりを説明する。このモデルは、調整可能な絶対値を持つ摂動ヘリカル電場中での高速粒子の軌道平均トロイダルドリフトに基づいている(Kolesnichenko, Ya.I., et al., Nucl. Fusion 36 (1996) 159 と類似)。このような高速粒子のドリフトは、そのエネルギーの変化と位相空間での再分布をもたらす。閉じ込め粒子の鋸歯状振動に対する感度を示すため、トロイダル運動量Pφ(または動径位置)の再分布を2つの方法で計算した。第1の方法は、Pφの再分布が大きな拡散係数を持つ確率的過程であると仮定し、平坦な分布を仮定したものである。第2の方法は、Kolesnichenkoの反転公式を適用するものである(Kolesnichenko, Ya.I., et al., Nucl. Fusion 32 (1992) 449)。両方の方法をPCXデータと比較した。鋸歯状振動前の分布関数と鋸歯状崩壊後の時間発展は、FPPTコードを用いてシミュレーションされた。FPPTによって計算されたアルファ粒子分布は、TRANSPモンテカルロ計算と整合することが示された。比較

装置

tftr高精度(タイトル一致)

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TFTRAlpha particle
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