SPARC 与 DIII-D 中由无源三维线圈实现的逃逸电子去约束

针对 SPARC 和 DIII-D 托卡马克中的破裂情景，对由电流淬灭环电压被动驱动的三维线圈用于逃逸电子去约束进行了建模。使用 NIMROD 代码进行非线性 MHD 建模，包含随时间变化的磁场边界条件以模拟线圈效应。在某些情况下进一步使用 ASCOT5 代码基于 NIMROD 计算的场来计算逃逸电子的对流和扩散系数，并使用 DREAM 代码在这些输运系数存在下计算逃逸电子演化。与 Tinguely 等人 [2021 Nucl. Fusion 61 124003] 中的类似建模相比，对 ASCOT5 结果采用了更为保守的假设，将低水平输运置零，特别是在已重新形成闭合磁通面的区域。在 SPARC 考虑的三种线圈几何中，仅发现 $n=1$ 线圈具有足够的共振分量以抑制逃逸电流增长。若无新的保守输运假设，当模拟中包含 TQ MHD 或当逃逸电流被限制在 250kA 时，可维持对 RE 电流的完全抑制；但当闭合磁通区域内的输运被完全抑制时，这些情景会出现约 1-2MA 量级的 RE 束。进行了额外建模以考虑近理想壁的影响。在 DIII-D 中，对限制位形和偏滤器位形平衡形状均进行了电流淬灭建模。在限制位形中，随机性起始被发现对线圈电流幅值不敏感，而主要由安全因子剖面演化决定。在两种装置中，q 剖面演化的预测被视作预测线圈后期效应的关键。