Published July 1980 | Version v1
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An estimate on the concept of convection cooling in the boundary-layer of toroidal fusion plasmas

Description

A simple model is considered in which the heating power transmitted to a toroidally confined plasma is eventually being carried away by means of a convective plasma flow in the boundary layer. The boundary layer of thickness delta fills the interspace between the outermost - closed - magnetic surface and the first wall which encloses the plasma column toroidally. The model requires that delta > approx. 1015/n [cm], a quantity also of relevance for the cold-gas-blanket concept. For the convection cooling process proposed here, however, all magnetic field lines inside the boundary layer have to lead to the first wall after a finite number of toroidal pathlengths in order to permit a thermal plasma flow to the wall. Such a magnetic field configuration corresponds approximately to a helical magnetic limiter, as can be produced e.g. by resonant helical perturbation fields of short decay length. The model connects the total heating power with average values of the plasma parameters T and n in the boundary layer and of the angle epsilon which gives the direction of the plasma flow towards the wall. The values of epsilon and of delta may be controlled by the field configuration of the magnetic limiter. This results in an estimate on the plasma temperature T in front of the first wall: for epsilon n approx. 1012 [cm-3] one obtains T to be of the order of 10 [eV] or below, applied for the parameters of TEXTOR and INTOR. (orig.)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Es wird ein einfaches Modell betrachtet, bei dem die in einem toroidalen Plasma umgesetzte Heizleistung letztlich durch konvektives Abstroemen des Plasmas aus der Randschicht abgefuehrt wird. Dabei befindet sich die Randschicht der Dicke delta im Zwischenraum zwischen der aeussersten magnetischen Oberflaeche und der den Plasmaschlauch umhuellenden toroidalen Ersten Wand. Zur Gueltigkeit des Modells wird vorausgesetzt, dass delta > approx. 1015/n [cm], eine auch fuer das Konzept des Kaltgasmantels relevante Groesse. Fuer die hier vorgeschlagene Konvektionskuehlung ist es jedoch erforderlich, dass alle magnetischen Feldlinien in der Randschicht nach einer endlichen Anzahl toroidaler Umlaeufe zur Ersten Wand fuehren und ein thermisches Abstroemen des Plasmas zulassen. Diese Magnetfeld-Konfiguration entspricht naeherungsweise einem helikalen magnetischen Limiter, wie er z.B. durch resonante helikale Stoerfelder kurzer Reichweite erzeugbar sein kann. Verknuepft werden die Heizleistung und Mittelwerte der Plasmaparameter T und n in der Randschicht sowie des Abstroemwinkels epsilon, der ebenso wie delta durch die Magnetfeldstruktur des magnetischen Limiters eingestellt werden kann. Dies fuehrt zu einer Aussage ueber die zu erwartende Randschichttemperatur vor der Ersten Wand: fuer epsilon n approx. 1012 [cm-3] liegt T im Bereich von 10 [eV] oder darunter, abgeschaetzt fuer die Parameter von TEXTOR und INTOR. (orig.)

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Original title (German)
Eine Abschaetzung zum Konzept der Konvektionskuehlung durch die Randschicht toroidaler Fusionsplasmen

Publishing Information

Imprint Pagination
16 p.
Report number
Juel--1666

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
11567125
Subject category
S70: PLASMA PHYSICS AND FUSION TECHNOLOGY;
Descriptors DEI
BOUNDARY LAYERS; CONVECTION; COOLING; PLANNING; PLASMA; TOKAMAK DEVICES
Descriptors DEC
CLOSED PLASMA DEVICES; ENERGY TRANSFER; HEAT TRANSFER; LAYERS; THERMONUCLEAR DEVICES