Simulation on the gas fueling for the base operation of the KSTAR tokamak

KSTAR 토카막 기본운전을 위한 연료주입 모의실험

The assembly of the main system of the KSTAR tokamak has been recently completed, and the preparation for the 1st plasma and test operations is progressed. The fueling system established for these purposes uses only one port placed at the opposite side of the pumping duct, and has a difficulty of attaining a uniform and fast supply of fuel particles to the plasma. At the base operation stage after finishing the test operation, the fueling system must be improved to provide a uniform fueling and a feed-back control in accordance with a high-density tokamak plasma maintained for a long period. As a part for understanding the points to be improved in the fueling system, a Monte Carlo simulation on the gas fueling into the tokamak plasma has been executed. After modeling the vacuum vessel and the plasma of quasi-D shapes as tori of rectangular cross-sections, the influences of the position and the number of the fueling inputs on the particle density distribution for a given pumping probability and mean free path were investigated.

KSTAR 토카막은 현재 주장치 조립을 완료하고 "최초 플라즈마" 발생과 시운전을 준비하고 있다. 이를 위해 설치되어 있는 연료주입계는 배기 덕트 반대 쪽 한 곳만 주입구로 사용하기 때문에 균일하고 신속한 입자공급이 어렵다. 시운전이 끝나고 기본운전 단계가 되면 단순한 플라즈마 생성이 아니라 일정한 고밀도 토카막플라즈마 상태를 일정시간 고르게 유지해야 하므로 공간적으로 균일한 입자공급과 플라즈마 밀도 변화에 따른 신속한 제어가 가능한 연료공급계로 개선되어야 한다. 이런 개선점을 찾는 작업의 일환으로 우선 D-형 진공용기 및 플라즈마 컬럼을 사각단면 토러스로 묘사하는 모델을 만들고 연료공급 위치와 플라즈마의 전리율 및 배기확률에 따라 공간적인 입자분포가 어떻게 바뀌는지 몬테카를로 계산을 통해 분석했다.