В будущем токамаке ИТЭР на стадии срыва тока из-за уменьшения температуры плазмы и повышения её сопротивления, ведущих к уменьшению полоидального магнитного потока, в силу закона Фарадея может появляться тороидальное электрическое поле индукционного типа, обеспечиваемое напряжением на обходе вплоть до 1 кВ. Данное электрическое поле может приводить к значительному изменению профилей токов, текущих в пристеночной области плазмы, называемой обдирочным слоем (Scrape-Off Layer - SOL), и на пластины дивертора. Изменение токов, текущих на пластины, может привести и к изменению тепловых нагрузок, которые, будучи слишком высокими, могут привести, например, к расплавлению пластин, так как максимально допустимая плотность потока энергии на них в стационарном режиме работы ИТЭР не должна превышать 10 МВт/м2. В данной работе предлагается простая аналитическая модель поведения профилей электрического потенциала и токов, текущих в SOL и на диверторные пластины, при появлении дополнительного напряжения на обходе в геометрии ИТЭР. С помощью численного кода SOLPS-ITER 3.0.8 проведено моделирование ИТЭР с фиксированными профилями температур и концентраций при различных напряжениях обхода, позволяющих получить насыщение вольтамперной характеристики (ВАХ) SOL, а также результаты моделирования самосогласованного расчёта одного из базовых вариантов ИТЭР.

In the future ITER tokamak, at the current quench stage, due to a decrease in the plasma temperature and an increase in its resistivity, leading to a decrease in the poloidal magnetic flux, due to Faraday’s law, a toroidal electric field of the induction type may arise, provided by a loop voltage of up to 1 kV. This electric field can lead to a significant change in the profiles of currents flowing in the near-wall region of the plasma, called the Scrape-Off Layer (SOL), and on the divertor plates. A change in the currents flowing to the plates can also lead to a change in the heat loads, which, being too high, can lead, for example, to the melting of the plates, since the maximum allowable heat flux density on them in the steady-state mode of ITER operation should not exceed 10 MW/m2. In this paper, we propose a simple analytical model for the behavior of the profiles of the electrostatic potential and currents flowing in the SOL and on the divertor plates within the ITER geometry when an additional loop voltage appears. Using the numerical code SOLPS-ITER 3.0.8, ITER simulation data were obtained with fixed temperature and density profiles at various loop voltages, which make it possible to obtain saturation of the current-voltage characteristic (I–V curve) of the SOL, as well as the results of simulation of a self-consistent calculation of one of the basic ITER variants.

• Введение
• Глава 1. Обзор литературы
  • Устройство SOL в отсутствие напряжения обхода
  • Влияние срывов
  • Цель работы
• Глава 2. Метод исследования
• Глава 3. Аналитическая модель
  • Ограничение тока сверху
  • Продольный ток в объёме и его модификация при появлении напряжения на обходе
  • Модификация электрического потенциала при появлении напряжения на обходе
• Глава 4. Результаты моделирования ИТЭР
  • Фиксированные профили
  • Самосогласованный расчёт
• Заключение
• Список литературы