Details

Данная работа посвящена моделированию временной эволюции тока плазмы и тока убегающих электронов во время срыва разряда токамака с помощью инжекции вольфрамовых коллекторов, собирающих убегающиe электроны в токамаке масштаба ITER. Целями данной работы являются: улучшение нульмерной модели вывода тока из работы [V.Yu. Sergeev and B.V. Kuteev 2021 Nucl. Fusion 61 086021]; формулирование критериев для выбора параметров инжекции; нахождение сценариев инжекции, которые решают проблему развития токов лавины и удовлетворяют установленным критериям. Расчеты выполнены в программе MathCad 15. Для решения поставленной задачи была рассмотрена система из двух дифференциальных уравнений. Первое описывает эволюцию вывода полного тока плазмы с характерным резистивным временем, второе уравнение описывает генерацию тока лавины. Во второе уравнение был добавлен член, отвечающий за потери убегающих электронов на вольфрамовом коллекторе во временя его пролета через плазму на стадии вывода тока (CQ). Также были сформулированы критерии выбора параметров инжекции согласно работе [O. Vallhagen et al 2024 Nucl. Fusion 64 086033], которые обеспечат безопасность работы токамака масштаба ITER. Исходя из установленных критериев были выбраны сценарии инжекции коллекторов. Результаты моделирования показывают, что наиболее перспективным является сценарий одновременной инжекции трех коллекторов сразу после стадии теплового срыва (TQ).

This work is devoted on modeling the time evolution of the plasma current and the current of runaway electrons during  the tokamak discharge disruption by means of the injection of tungsten collectors collecting runaway electrons in an ITER-scale tokamak. The purposes of this work are: improvement of the null-dimensional model of current quench from the paper [V.Yu. Sergeev and B.V. Kuteev 2021 Nucl. Fusion 61 086021]; formulation of criteria for a choice of the injection parameters; finding injection scenarios that solve the problem of avalanche current generation and satisfy the established criteria. The calculations were performed in MathCad 15 program. The system of two differential equations was considered to solve the problem. The first one describes the evolution of the total plasma current with a characteristic resistive time; the second equation describes the avalanche current generation. The term responsible for the losses of runaway electrons on the tungsten collector during its flight through the plasma at the current quench (CQ) stage was added to the second equation. Criteria for choosing injection parameters according to [O. Vallhagen et al 2024 Nucl. Fusion 64 086033], which will provide safe operation of an ITER-scale tokamak, were also formulated. Based on the established criteria, collector injection scenarios were selected. The modeling results show that the most perspective is the scenario of simultaneous injection of three collectors immediately after the thermal quench (TQ) stage.