A study on the effects of magnetohydrodynamic perturbations on nonthermal beam formation during the current decay phase of disruptions in the T-10 tokamak

Abstract

Repetitive bursts of nonthermal (E γ ∼ 15 − 150 keV) x-ray radiation are observed during the plasma current decay phase of the density limit disruptions in the T-10 tokamak. The repetition rate of the nonthermal bursts correlates with the current decay rate. Analysis indicates that the phenomena can be connected with the nonthermal electrons initiated during the abrupt growth of the magnetohydrodynamic (MHD) modes in the series of minor disruptions. Application of the electron cyclotron waves in the post energy quench plasma allows control of the bursting MHD modes and prevention of nonthermal beam formation. Phenomenological modelling indicates that prevention of the nonthermal beams can be connected with elimination of the electric fields induced during magnetic reconnection in the series of minor disruptions, and reduction of the 'equilibrium' longitudinal electric field during auxiliary plasma heating.

Restoration of the Plasma Stability During Density Limit Disruption in T-10 Tokamak Using Ecrh and Ohmic Power Suply Systems

“…Эффект восстановления устойчивости разряда наблюдается в экспериментах на T-10 только при достаточно высокой мощности СВЧ-нагрева (P EC > P EC сrit ). Пороговая СВЧ-мощность, требуемая для восстановления разряда, зависит от положения зоны поглощения СВЧ-мощности и тока разряда [10]. Эксперименты с относительно высоким током I p = 0,22 МА показали, что минимальное значение мощности нагрева, требуемой для восстановления разряда, наблюдается при поглощении СВЧ-мощности в районе локализации МГД-возмущений m = 2, n = 1 (вблизи магнитной поверхности q = 2).…”

“…Эксперименты с относительно высоким током I p = 0,22 МА показали, что минимальное значение мощности нагрева, требуемой для восстановления разряда, наблюдается при поглощении СВЧ-мощности в районе локализации МГД-возмущений m = 2, n = 1 (вблизи магнитной поверхности q = 2). Пороговая мощность ЭЦРН, требуемая для восстановления разряда и устранения надтепловых электронов, сниж ается при уменьшении тока плазмы [10].…”

“…Тем не менее предыдущие исследования [38] показали, что индуцированные электрические поля E* могут вызвать генерацию начальных пучков ускоренных электронов. Амплитуда электрических полей вблизи резонансных поверхностей при резком нарастании МГД-возмущений во время срыва плазмы определяется из соотношения E* ~ - rec dB r /dt, где  rec -ширина области «токового слоя» при перезамыкании возмущённых магнитных полей ( rec ~ 3 см вычислена на основе предыдущих экспериментов [10]).…”

“…Проведённые эксперименты показали, что нагрев плазмы и поддержание тока с помощью СВЧ-волн обеспечивают возможность подавления МГД-возмущений и «стабилизации» (задержки) срыва в широком диапазоне изменения параметров плазмы. К сожалению, такие методы обеспечивают стабилизацию возмущений только при низких инкрементах нарастания и относительно небольшой амплитуде МГД-возмущений перед срывом плазмы, в то время как применимость этих методов при тепловом коллапсе требует дополнительных исследований [9,10]. Более того, задание порогов включения систем стабилизации затруднено из-за резкого и часто непредсказуемого изменения инкрементов нарастания возмущений.…”

“…Возможность поддержания «квазиустойчивого» разряда ограничена мощностью системы электропитания токамака, требованиями к защите обмоток полоидального поля и величиной магнитного потока, запасённого в магнитопроводе. Эксперименты на токамаках ASDEX [22] и T-10 [6,10] продемонстрировали, что для поддержания тока плазмы с помощью системы обратных связей требуется мощность в 20-100 раз выше, чем мощность электромагнитной системы, используемой для индук-…”