上下位置不安定性を抑制した高縦長度トカマク装置の実現

实现抑制垂直位置不稳定的高垂直托卡马克装置

• 批准号: 21J10404
• 负责人: 内藤 晋
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10404/
• 关键词: トカマクプラズマ; 垂直位置不安定性; サドルコイル群; 非軸対称平衡; MHD安定性解析; サドルコイル; 非軸対称磁場

プラズマ垂直位置の安定化効果が実験的に確認された、複数のサドルコイルが生成する磁場が重畳されたプラズマ平衡に対する、数値計算的なアプローチを用いた解析をさらに進めた。垂直位置の安定化効果に関しては、前年度に引き続き３次元線形理想MHD安定性解析コードTERPSICHOREを用いてより詳細な解析を行った。これにより、理想導体壁とプラズマとの距離が一定の時、垂直位置安定化に必要なサドルコイル電流とプラズマ楕円度との関係を計算した。その結果。高縦長度トカマクプラズマの垂直位置を安定化するには、サドルコイル群にプラズマ電流の数倍以上のオーダーの電流を印加する必要がある事が明らかになった。また垂直位置の安定性だけでなく、複数のサドルコイルが生成する磁場の非軸対称成分の強さや、高エネルギー粒子輸送に与える影響を、実効ヘリカルリップル計算コードNEO, Boozerスペクトル計算コードBOOZ_XFORMを用い検証した。その結果、サドルコイルが生成する磁場は、Boozer座標上で(m, n) = (0, 1), (0, 3)等の非軸対称な成分が支配的で、サドルコイル磁場の強度を強めるほど有効ヘリカルリップルも顕著に大きくなってしまう事が、定量的に確かめられた。以上の結果から、単純形状のサドルコイル群では垂直位置の安定化効果に限界があり、また高エネルギー粒子の閉じ込めにも無視できない影響を与えてしまう事が、数値計算により明らかになった。今後はコイル形状を最適化することで、垂直位置の安定化効果が高く、なおかつ輸送に与える影響が小さいコイルを設計することが望まれる。

使用数值计算方法进行血浆平衡的分析，这是对等离子体垂直位置的稳定效应的实验证实，以及血浆平衡的数值计算方法，其中由多个鞍盘产生的磁场被压倒性。关于垂直位置的稳定效果，在上一年之后，使用3D线形的理想MHD稳定性分析代码Terpsichore进行了更详细的分析。结果，当理想导体壁和等离子体之间的距离恒定时，计算了垂直定位所需的马鞍线圈电流与血浆椭圆形之间的关系。结果。为了稳定高垂直长度Tokamak等离子体的垂直位置，据表明，有必要将等离子体电流的订单施加到鞍盘组几次或以上。除了垂直位置的稳定性外，它还使用有效的Helica liple计算代码NEO，Boozer Spectral计算代码Booz_xform，这不仅对垂直位置的稳定性有效，而且在不等的对称组件中也有效。线圈和对高能颗粒的影响。结果，马鞍线圈产生的磁场由非轴对称组件（例如（m，n）=（0，1），（0，3）等组成，在boozer坐标上，以及强度鞍盘磁场被定量确认，有效的Herika Lipple越有效。从上面的结果中，数值计算表明，简单形状的鞍盘组对垂直位置的稳定效应有限制，并且无法忽略高能颗粒的对抗。将来，通过优化线圈形状，需要设计垂直位置具有较高稳定效果并且对运输影响较小的线圈。

项目成果

TERPSICHOREコードを用いた局所コイルによる垂直位置化効果の解析

使用TERPSICHORE代码分析局部线圈垂直定位效果

• 发表时间: 2021
• 作者: 内藤晋;鈴木康浩;筒井広明
• 通讯作者: 筒井広明

Stabilization of vertical plasma position in the PHiX tokamak with saddle coils

使用鞍形线圈稳定 PHiX 托卡马克中的垂直等离子体位置

• DOI: 10.1088/1741-4326/ac22d0
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: Shin Naito;Murayama Masamichi;Shouichi Hatakeyama;Yasuhiro Suzuki;Hiroaki Tsutsui and Shunji Tsuji-Iio
• 通讯作者: Hiroaki Tsutsui and Shunji Tsuji-Iio

Numerical analysis of the stabilizing effect of local coils on the vertical instability in tokamak

局部线圈对托卡马克垂直失稳稳定作用的数值分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Shin Naito;Yasuhiro Suzuki and Hiroaki Tsutsui
• 通讯作者: Yasuhiro Suzuki and Hiroaki Tsutsui

Numerical Analysis of the Vertical Instability Stabilizing Effect of Saddle Coils in Tokamak

托卡马克鞍形线圈垂向失稳稳定效果数值分析

• DOI: 10.1585/pfr.17.2403069
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: NAITO Shin;SUZUKI Yasuhiro;TSUTSUI Hiroaki
• 通讯作者: TSUTSUI Hiroaki

サドルコイルが生成する非軸対称磁場によるプラズマ垂直位置の安定化

鞍形线圈产生的非轴对称磁场稳定等离子体垂直位置

• 发表时间: 2021
• 作者: 内藤晋;桑原大介;鈴木康浩;筒井広明;飯尾俊二
• 通讯作者: 飯尾俊二