Ввод тока в плазму термоядерного источника нейтронов на основе сферического токамака (ТИН-СТ) [1], имеющего на стадии стационарного режима работы аспектное отношение 1,7, вытянутость 2,7 и треугольность 0,4, предполагает индукционный процесс за счёт использования магнитного потока, запасённого в полоидальной магнитной системе. В предлагаемой работе приводятся результаты анализа процесса ввода тока в плазму ТИН-СТ c помощью кода ДИНА [2] с использованием моделей равновесия с фиксированной и свободной границами плазмы. Используемая в коде ДИНА физическая модель тестируется по результатам экспериментов на токамаке NSTX. В работе на основании результатов моделирования сделан ряд выводов, касаю-щихся расхода полоидального магнитного потока на стадии ввода тока в плазму сферического токамака. Главным из этих вы-водов является утверждение о том, что источником полоидального магнитного потока на стадии ввода тока, кроме центрально-го соленоида, являются катушки полоидальной магнитной системы, отвечающие за изменение формы плазмы (Bv), которые обеспечивают до 50% потока на этой стадии.Ключевые слова: токамак, источник нейтронов, сценарий подъёма тока, равновесие плазмы со свободной границей.
INDUCTIVE CURRENT RAMP UP ANALYSIS IN NSTX AND TIN-ST TOKAMAKS
A.Yu. Dnestrovskij, V.E. Lukash., R.R. Khayrutdinov RRC «Kurchatov Institute» Moscow RussiaPlasma current ramp up in the spherical tokamak fusion neutron source (TIN-ST) with the aspect ratio 1.7, the plasma elongation 2.7 and the plasma triangularity 0.4 at the steady state suggests the usage of the magnetic flux supplied by the poloidal magnetic coils including the central solenoid. The results of inductive current ramp up analysis in TIN-ST tokamak [1] by free and fixed boundary equilibrium models using the DINA code [2] of are presented. The used model is tested by the modeling of the NSTX experiment. One of the main conclusion from the analysis is that the poloidal magnetic flux source from the control coils (Bv) can reach up to 50% of the total magnetic flux source Key words: tokamak, neutron source, current ramp up scenario, free boundary plasma equilibrium.
ВВЕДЕНИЕВвод в плазму полоидального магнитного потока от центрального соленоида (CS) и от катушек управ-ления вертикальным магнитным полем обеспечивает индуктивный подъём тока плазмы. Напряжение на обходе плазменного шнура, обычно измеряемое в эксперименте, определяется изменением полного маг-нитного потока, включающего наряду с потоком от внешних катушек поток от плазменного тока. В то же время это напряжение задаёт граничные условия для решения уравнения проникновения полоидального магнитного поля в плазму, имеющего диффузионный вид. Кроме того, вертикальное магнитное поле, обеспечивающее равновесие плазменного шнура, в свою очередь, зависит от параметров плазмы, таких, как давление и ток. Таким образом, задача индуктивного подъёма тока в плазме должна самосогласованно включать решение задачи равновесия во внешних полях, определение напряжения на границе плазмы по изменению полного потока и расчёт проникновен...