Kantlokaliserat läge

Ett kantlokaliserat läge (ELM) är en störande instabilitet som inträffar i kantregionen av ett tokamakplasma på grund av den kvasi - periodiska avslappningen av en transportbarriär som tidigare bildats under en övergång från låg till hög inneslutningsläge . Detta fenomen observerades första gången i ASDEX tokamak 1981. Diamagnetiska effekter i modellekvationerna utökar storleken på parameterutrymmet där lösningar av upprepade sågtänder kan återvinnas jämfört med en resistiv MHD -modell. En ELM kan driva ut upp till 20 procent av reaktorns energi.

frågor

ELM är en stor utmaning inom magnetisk fusionsforskning med tokamaks, eftersom dessa instabiliteter kan:

• skada väggkomponenter (särskilt avledningsplattor ) genom att ablatera dem på grund av deras extremt höga energiöverföringshastighet (GW/m ^{2 )} ;
• potentiellt koppla eller utlösa andra instabiliteter, såsom det resistiva väggläget (RWM) eller det neoklassiska rivläget (NTM).

Förebyggande och kontroll

En mängd olika experiment/simuleringar har försökt att lindra skador från ELM. Tekniker inkluderar:

• injicera statisk magnetisk brusig energi i inneslutningsfältet som en inneslutningsstabiliseringsregim för att minska ELM-amplituden.
• injicera pellets för att öka frekvensen och därigenom minska svårighetsgraden av ELM-skurar ( ASDEX Upgrade) .
• flera småskaliga ELM:er (000s/s) i tokamaks för att förhindra skapandet av stora, sprida den tillhörande värmen över ett större område och intervall
• öka plasmadensiteten och, vid höga densiteter, justera topologin för de magnetiska fältlinjerna som begränsar plasman .

Historia

2003 började DIII-D experimentera med resonansmagnetiska störningar för att kontrollera ELM.

Under 2006 startades ett initiativ (Project Aster) för att simulera en fullständig ELM-cykel inklusive dess början, den mycket icke-linjära fasen och dess förfall. Detta utgjorde dock inte en "sann" ELM-cykel, eftersom en sann ELM-cykel skulle kräva modellering av den långsamma tillväxten efter kraschen, för att producera en andra ELM.

I slutet av 2011 hade flera forskningsanläggningar visat aktiv kontroll eller undertryckande av ELM i tokamakplasma. Till exempel KSTAR tokamak specifika asymmetriska tredimensionella magnetfältskonfigurationer för att uppnå detta mål.

Under 2015 publicerades resultaten från den första simuleringen för att demonstrera upprepad ELM-cykling.

2022 började forskare testa den lilla ELM-hypotesen vid JET för att bedöma användbarheten av tekniken.

Se även

• Resonantmagnetiska störningar , används för att kontrollera ELM
• Plasmainstabilitet
• Tokamak

Vidare läsning

•    Kirk, A; Liu, Yueqiang; Chapman, IT; Harrison, J; Nardon, E; Scannell, R; Thornton, AJ (2013-03-06). "Effekt av resonansmagnetiska störningar på ELMs i anslutna dubbla nollplasma i MAST". Plasmafysik och kontrollerad fusion . 55 (4): 045007. arXiv : 1303.0146 . Bibcode : 2013PPCF...55d5007K . doi : 10.1088/0741-3335/55/4/045007 . ISSN 0741-3335 . S2CID 119208710 .
• Tala, Tuomas; Garbet, Xavier (2006). "Fysik för interna transportbarriärer" . Comptes Rendus Physique . 7 (6): 622–633. doi : 10.1016/j.crhy.2006.06.005 – via Elsevier Science Direct .