In a fusion reactor internally coated with liquid metal, it will be important to diagnose the thickness of the liquid at various locations in the vessel, as a function of time, and possibly respond to counteract undesired bulging or depletion. The electrical conductance between electrodes immersed in the liquid metal can be used as a simple proxy for the local thickness. Here a matrix of electrodes is shown to provide spatially resolved measurements of liquid metal thickness in the absence of plasma. First a theory is developed for mxn electrodes, and then it is experimentally demonstrated for 3x1 electrodes. The experiments were carried out with Galinstan, but are easily extended to Lithium or other liquid metals.
Resistive and ferritic-wall plasma dynamos in a sphere
数值研究了麦迪逊等离子体发电机实验(Madison plasma dynamo experiment,MPDX)中边界壁电导率和磁导率的变化对球体中运动发电机的影响.发电机是由冯卡门型层流轴对称流激励的。该流动作为具有在球体边界处指定的速度剖面的等温流体的纳维-斯托克斯方程的解而获得。壁的属性被考虑作为施加在磁场上的薄壁边界条件。结果表明,壁面磁导率的增加降低了临界磁雷诺数Rm_cr。壁的电导率的增加使Rm_cr不受影响,但降低发电机增长率。
Resistive wall mode induced disruptions in an advanced tokamak
State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Technology(先进电磁技术国家重点实验室);International Joint Research Laboratory of Magnetic Confinement Fusion and Plasma Physics(磁约束聚变与等离子体物理国际联合研究中心)
Comment on "Pfirsch-Tasso versus standard approaches in the plasma stability theory including the resistive wall effects" [Phys. Plasmas 24, 112513 (2017)]
Real frequency tearing layers with parallel dynamics and the effect on locking and resistive wall modes
在等离子体坐标系中具有实频率的撕裂模式(即,除了由于$E\times B$旋转引起的多普勒频移之外)具有潜在的重要性,因为它们对锁定过程有影响。特别是,它最近被证明[J。Finn,A. J. Cole和D. P. Brennan,Phys. Plasmas(Letters),22:120701,2015],在存在所施加的误差场的情况下等离子体上的麦克斯韦扭矩对于具有接近边缘稳定性的实频率的撕裂模式被显著修改。此外,它是已知的[J。Finn和R. A. Gerwin,Phys. Plasmas,3:2344,1996],如果撕裂模式具有接近边缘稳定性的实频率,则电阻壁撕裂模式可以通过旋转而在其无壁极限以下不稳定。在本文中,我们首先推导出撕裂模色散关系与压力梯度,磁力线曲率和平行动力学的连续惯性(RI)制度,忽略的$E\times B$漂移和垂直电阻率的发散。结果表明,在忽略垂直电阻率和$E\times B$漂移发散的简化模型中,出现了通常的Glasser效应,即包含实频率的环形效应。我们还发现,使用一个类似的简单的模型,令人惊讶的结果,在粘阻制度的压力梯度,有利的曲率由于环形效应,和平行的动力学,一个类似的Glasser-like效应被发现,我们表明,在这两个制度的撕裂模式的存在与复杂的频率附近的静电电阻交换模式与复杂的频率。我们讨论了锁定到一个错误字段的效果和显着降低的门槛不稳定的…
An analytic scaling relation for the maximum tokamak elongation against n=0 MHD resistive wall modes
为了增加等离子体压力和能量约束以最大化聚变功率输出,高度伸长的等离子体是期望的。然而,存在对最大可实现伸长的限制,其由$n=0$ MHD模式驱动的垂直不稳定性设定。通过优化表征等离子体和壁的几个参数,可以增加该限制。我们研究的目的是探讨如何以及在多大程度上可以做到这一点。具体地说,我们扩展了许多早期的计算的$n=0$模式和数值确定的最大伸长率作为一个功能的无量纲参数描述(1)等离子体轮廓($β_p$和$l_i$),(2)等离子体形状($ε$和$δ$),(3)壁半径($b/a$)和(4)最重要的是反馈系统的能力参数$γτ_w$的缩放关系。这些数值计算依赖于一个新的制定$n=0$磁流体理论,我们最近开发[Freidberg等。等人2015; Lee et. 2015],将二维稳定性问题简化为一维问题。该方法包括了理想磁流体轴对称不稳定性的所有物理过程,同时显著减少了计算时间,因此在优化过程中可以探索许多参数。也许最有用的最终结果是对模拟的简单解析拟合,其给出最大伸长和相应的优化三角形度作为函数$κ(ε,β_p,l_i,b/a,γτ_w)$和$δ(ε,β_p,l_i,b/a,γτ_w)$。我们提出的比例关系包括最佳的三角形和有限的纵横比上的最大伸长率的影响,并可以用于确定优化的等离子体形状在当前的实验和未来的托卡马克设计。