Parameter study of high-β tokamak reactors with circular and strongly elongated cross section
Description
A simplified reactor model is used to study the influence of critical β-values on economy parameters and dimensions of possible long time pulsed tokamak reactors. Various betas deduced from stability and equilibrium MHD theory are introduced and put into the scaling in context with technological constraints, as maximum B-field, core constraint, maximum wall loading a.o. The plasma physical concepts treated comprise circular and strongly elongated cross section and approximated FCT equilibria. The computational results are presented as plots of possible economy parameter ranges (magnet energy, wall loading, volumina, investment costs per unit power) dependent on β for suitably chosen hierarchies of the constraints. - A burn time reduction by the build ups of α-pressure may be possible for the pressure profile sensitive high-β equilibria (FCT). Burn times in the 1O sec range, resulting from simple estimates, would about cancel the economic advantages of reactors with high-β equilibria compared to a β = 5% standardreactor (UWMAK I). (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Anhand eines vereinfachten Reaktormodells wird der Einfluss von kritischen β-Werten auf Wirtschaftlichkeitsparameter und Dimensionen von moeglichen langzeitgepulsten Tokamakreaktoren untersucht. Verschiedene, aus der Stabilitaets- und Gleichgewichts-MHD-Theorie abgeleitete β-Werte werden eingefuehrt und im Zusammenhang mit technologischen Nebenbedingungen wie dem maximalen B-Feld, der Core-Nebenbedingung, der maximalen Wandbelastung usw. in das Modell eingeordnet. Die behandelten plasmaphysikalischen Konzepte umfassen kreisfoermige und stark verlaengerte Torusquerschnitte sowie naeherungsweise bestimmte FCT-Gleichgewichte. Die Rechenergebnisse werden als graphische Darstellungen moeglicher Wirtschaftlichkeitsparameterbereiche (Magnetenergie, Wandbelastung, Volumen, Investitionskosten je Reaktoreinheit) vorgelegt, die fuer passend ausgewaehlte Hierarchien der Nebenbedingungen von den β-Werten abhaengig sind. - Bei druckprofilempfindlichen Hoch-β-Gleichgewichten (FCT) erscheint eine Verkuerzung der Brenndauer durch den Aufbau von α-Druck moeglich. Brenndauern von ca. 1O sec, wie sie aus einfachen Schaetzungen hervorgehen, wuerden die wirtschaftlichen Vorteile von Reaktoren mit Hoch-β-Gleichgewicht gegenueber dem Standardreaktor mit β = 5% (UWMAK I) nahezu verschwinden lassen. (orig.)
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Restricted
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Additional details
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 58 p.
- Report number
- IPP--4/153
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 9353560
- Subject category
- S70: PLASMA PHYSICS AND FUSION TECHNOLOGY;
- Descriptors DEI
- ASPECT RATIO; COST; CROSS SECTIONS; ELONGATION; EQUILIBRIUM PLASMA; HIGH-BETA PLASMA; MAGNETIC FIELDS; MAGNETOHYDRODYNAMICS; MATHEMATICAL MODELS; OPTIMIZATION; SCALING LAWS; SHAPE; SYSTEMS ANALYSIS; THERMONUCLEAR REACTORS; TOKAMAK DEVICES
- Descriptors DEC
- CLOSED PLASMA DEVICES; CONFIGURATION; DEFORMATION; FLUID MECHANICS; HYDRODYNAMICS; MECHANICS; PLASMA; THERMONUCLEAR DEVICES
Optional Information
- Notes
- 19 figs.; 4 tabs.; 34 refs.