Analysis of Plasma Evolution During Vertical Plasma Disruption in Thе Modified Tokamak T-15

Abstract

Описываются результаты моделирования «горячих» VDE в плазме модифицированного токамака Т-15, в процессе которых развиваются огромные электромагнитные нагрузки. Расчёты выполнены с помощью кода ДИНА с учётом образования гало-тока в периферийной области плазмы токамака в процессе срыва. Моделирование срывов осуществляется для сценариев с оми-ческим и дополнительным нагревом плазмы с целью оценки электромагнитных нагрузок на внутрикамерные проводящие структуры и на элементы вакуумной камеры. Расчёты показывают, что наибольшие нагрузки как от наведённого тока, так и от полоидального компонента гало-тока достигаются при срыве плазмы вниз. На нижней пластине пассивной стабилизации вели-чина нагрузки ~1 МН. Максимальная суммарная нагрузка на элементы вакуумной камеры составляет ~3,19 МН. Максимальные усилия являются достаточно кратковременными, порядка десятка мс. Полученные данные электромагнитных нагрузок необхо-димы для прочностных расчётов вакуумной камеры и пассивных структур внутри вакуумной камеры.Ключевые слова: токамак, равновесие плазмы, срыв плазмы по вертикали, тепловой срыв, гало-токи, электромагнитные нагрузки. ANALYSIS OF PLASMA EVOLUTION DURING VERTICAL PLASMA DISRUPTION IN THЕ MODIFIED TOKAMAK T-15The simulation results of "hot" VDE in tokamak plasma in a modified T-15 in which the large electromagnetic loadings are developing are described. The calculations are performed with using DINA code taking into account halo currents in the peripheral region of a tokamak plasma in the process of disruption. Simulations of plasma disruptions are fulfilled for scenarios with Ohmic and auxiliary plasma heating with the purpose of calculating of the electromagnetic loads on the elements of vacuum vessel and conductive structures inside it. The calculations show that the most strong loadings are achieved from as both induced current and poloidal component of halo current during plasma disruptions down. On the bottom plate of passive stabilization, the value of EM-loading is ~1 MN. The maximum total load on elements of the vacuum chamber is ~3.19 MN. The duration of maximum loadings is rather short, about ten milliseconds. The obtained electromagnetic loadings are necessary for strength calculations vacuum chamber and passive structures inside it.Key words: tokamak, plasma equilibrium, vertical plasma disruption, thermal quench, halo currents, electro-magnetic loadings. ВВЕДЕНИЕВ модернизированном токамаке Т-15 [1] предполагается использовать вертикально вытянутую плазму, как имеющую лучшие характеристики. Однако такая плазма обладает неустойчивостью в верти-кальном направлении. В рабочем состоянии стабилизация положения плазмы обеспечивается системой обратных связей. В случае нарушения работы системы управления возможен неконтролируемый уход плазмы по вертикали (VDE -Vertical Displacement Event), заканчивающийся срывом плазменного тока. Эффект срыва тока плазмы в токамаке представляет собой одно из наиболее опасных по своим послед-ствиям явлений. В процессе срыва становится возможным выделение большого количества э...