초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1차년도에는 KSTAR 주요 운전 시나리오를 모델링하고 전산해석기술을 개발하기 위해 1.5-D 유체기반 핵융합 플라즈마 통합 수송모델/코드를 확보하고 특성을 비교하여 전산모사 체계 기반을 마련한다. KSTAR 실제 사양을 적용한 Ohmic H-모드 운전 시나리오를 도출하고, 효율적인 Ohmic H-모드를 달성하기 위한 수치 자료를 도출한다. 이와 더불어 KSTAR 장치를 기반으로 하는 AT 운전 시나리오 전산모사 개념을 정립한다. 또한 KSTAR 주요 운전 시나리오 플라즈마 수송 및 자기유체역학적

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1차년도에는 KSTAR 주요 운전 시나리오를 모델링하고 전산해석기술을 개발하기 위해 1.5-D 유체기반 핵융합 플라즈마 통합 수송모델/코드를 확보하고 특성을 비교하여 전산모사 체계 기반을 마련한다. KSTAR 실제 사양을 적용한 Ohmic H-모드 운전 시나리오를 도출하고, 효율적인 Ohmic H-모드를 달성하기 위한 수치 자료를 도출한다. 이와 더불어 KSTAR 장치를 기반으로 하는 AT 운전 시나리오 전산모사 개념을 정립한다. 또한 KSTAR 주요 운전 시나리오 플라즈마 수송 및 자기유체역학적 특성을 해석하기 위해서 H-모드 수송장벽에 대한 MHD 특성 조사 및 해석을 위한 수치적 접근방식을 정립하고, 관련 전산코드를 확보하여 하이브리드 시나리오 노심 수송특성 해석을 위한 연구에 착수한다.
2차년도에는 KSTAR 장치 기반 AT 운전 시나리오를 도출하고, KSTAR AT 운전 시나리오 달성을 위해 요구되는 플라즈마 가열 및 전류구동 시스템의 수치 자료를 산출한다. 또한 KSTAR 장치를 기반으로 하는 하이브리드 운전 시나리오 전산모사 개념을 정립한다. 다양한 플라즈마 현상을 해석하기 위한 다차원 유체기반 핵융합 플라즈마 노심 수송 전산체계를 구축한다. 하이브리드 및 AT 운전 시나리오 MHD 영향을 분석하기 위해, JET 하이브리드 운전 시나리오에 대한 노심 수송 특성 및 MHD 해석에 관한 연구를 수행하여 하이브리드 운전모드 감금효율 향상에 대한 노심 및 경계조건의 상대적 영향을 분석한다. ELM 제어를 위해 펠렛 주입과 RMP를 통한 ELM 제어방법을 전산모사하고 KSTAR에 적용할 수 있는 요구조건을 도출한다.
KSTAR AT 운전 시나리오의 노심 MHD 특성을 연구하여 KSTAR passive stabilizer가 노심 MHD에 미치는 영향을 연구하여 수치 자료를 산출한다.
3차년도에는 2차년도에 정립한 하이브리드 운전 시나리오를 도출하고, 운전모드 달성을 위한 플라즈마 가열 및 전류구동 시스템의 수치자료를 산출한다. 2차년도에 구축한 다차원 핵융합 노심 플라즈마 전산체계를 이용하여 코드 검증을 하고 신뢰도를 확보한다. 하이브리드 운전 시나리오의 anomalous current diffusion 현상 특성을 수치적으로 해석한다. 또한 KSTAR 주요 운전 시나리오의 노심 수송 및 MHD에 대한 통합적 연구를 수행하여, KSTAR 장치에서의 하이브리드 시나리오의 특성을 예측한다. 안정적인 KSTAR 주요 운전시나리오 운전 영역을 도출하고, 이를 위한 부대 장치 통합요구조건을 도출한다.

Abstract ▼

Ⅲ. Scope and Contents of the Project
In order to develop techniques of numerical analysis and modelling the major operation scenarios for KSTAR, in the first year, we attain the unified 1.5-D fluid-based fusion plasma transport model/codes and prepare the base for the simulation system. And we wo

Ⅲ. Scope and Contents of the Project
In order to develop techniques of numerical analysis and modelling the major operation scenarios for KSTAR, in the first year, we attain the unified 1.5-D fluid-based fusion plasma transport model/codes and prepare the base for the simulation system. And we work out the ohmic H-Mode operation scenarios and the numerical data for achieving effective ohmic H-mode. And we establish the concepts of AT operation scenario simulation for KSTAR device. In order to analyze the MHD and plasma transport characteristics of the main operation scenarios for KSTAR, in the first year, we found related numerical codes and established a numerical method for investigation and analysis of the MHD characteristics of the H-Mode transport barrier, and took up research for the analysis of the transport characteristics in the core region of the hybrid scenario.
In the second year, we compute KSTAR-based AT operation scenarios and the requirements of the plasma heating and current drive systems for achievement of the AT operation. And we establish the concepts of simulating the hybrid operation scenarios for KSTAR. And we construct numerical systems for multidimensional fluid-based fusion plasma core transport to analyze various plasma phenomena. Doing research on the core region characteristics of the MHD and plasma transport analysis of the hybrid operation scenario for JET, we analyzed the relative effects of the core and boundary condition on the confinement efficiency of the hybrid operation scenario. And simulating the ELM control system with the RMP and the pellet injection, we calculated the applicable requirements for KSTAR.
And we also computed numerical data on the effect of the KSTAR passive stabilizer on the MHD characteristics in the core region by studying on the core MHD characteristics of the AT operation scenario for KSTAR.
In the third year, we follow the previous works for the hybrid operation scenarios and compute numerical data of the plasma heating and current drive systems for achievement of the hybrid operation. And we validate all the above codes with the numerical systems for multidimensional fluid-based fusion plasma core transport which we established in the second year. And finally we numerically analyze the characteristics of anomalous current diffusion phenomena of the hybrid operation scenarios. Through integrative studies of the MHD characteristics in the core region of the KSTAR main operation scenarios, we could anticipate the characteristics of the KSTAR hybrid scenario. Moreover, we drew some stable operating range for the KSTAR main operation scenarios and also requirements of the specification of the secondary devices for that.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 13
• CONTENTS ... 19
• 목 차 ... 21
• 그림 목차 ... 23
• 표 목차 ... 27
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 29
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 29
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 31
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 33
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 37
• 제 1 절 KSTAR 장치 기반 H-모드 운전 시나리오 개발 ... 37
• 1. Ohmic H-모드 운전 시나리오 전산모사 및 플라즈마 특성 ... 37
• 2. Ohmic H-모드 달성을 위한 운전 요구조건 ... 41
• 3. 부가가열을 고려한 H-모드 운전 시나리오 전산모사 및 플라즈마 특성 ... 44
• 제 2 절 KSTAR 장치 기반 AT 운전 시나리오 개발 ... 55
• 1. KSTAR AT 운전 시나리오 개념 ... 55
• 2. AT 운전 시나리오 전산모사 ... 57
• 3. AT 운전 시나리오 달성을 위한 부대장치 요구조건 ... 63
• 제 3 절 KSTAR 장치 기반 하이브리드 운전 시나리오 개발 ... 65
• 1. KSTAR 하이브리드 운전 시나리오 개념 ... 65
• 2. 하이브리드 운전 시나리오 전산모사 ... 67
• 3. 하이브리드 운전 시나리오 달성을 위한 부대장치 요구조건 ... 68
• 제 4 절 다차원 유체기반 핵융합 플라즈마 수송 전산체계 구축 ... 69
• 1. 유체기반 핵융합 플라즈마 수송 전산모사 ... 69
• 2. 하이브리드 운전 시나리오의 비정상적 전류 거동 특성 해석 ... 72
• 제 5 절 KSTAR H-모드 수송장벽 MHD 특성 및 제어 ... 77
• 1. KSTAR H-모드 수송장벽 MHD 전산모사 ... 77
• 2. ELM 현상 제어 기술 연구 및 KSTAR 부대장치 요구조건 ... 80
• 가. 펠렛 ... 80
• 나. RMP ... 83
• 제 6 절 하이브리드 운전 시나리오 플라즈마 성능 연구 ... 87
• 1. 하이브리드 운전 시나리오 노심 수송현상 해석 ... 87
• 2. 하이브리드 운전 시나리오 수송장벽 MHD 현상 해석 ... 89
• 3. 노심 및 경계조건의 상대적 영향 분석 ... 98
• 제 7 절 KSTAR AT 운전 시나리오 MHD 특성 연구 ... 103
• 1. KSTAR AT 운전 시나리오 노심 MHD 안정성 해석 ... 103
• 2. KSTAR AT 운전 시나리오 제어를 위한 KSTAR 부대장치 요구조건 ... 109
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 111
• (1) 연구개발의 최종목표 ... 112
• (2) 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 113
• (3) 계획대비 달성도(선정시 제시된 연구목표) ... 115
• (4) 위 연구목표(총연구기간)에서 중요도 순으로 4-5개 목표 추출 및 가중치 부여 ... 121
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 123
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 125
• 제 1절 바이어스 전극으로 유도한 H-모드 ... 125
• 제 2 절 토로이달 방향 플라즈마 회전과 하이브리드 시나리오에서 의 수송과 안정성 관계 ... 127
• 제 4절 RMP 와 ELM 제어와의 관계 ... 130
• 제 5절 ITER 플라즈마의 pedestal 특성 분석 연구와 모델링 ... 131
• 제 6절 하이브리드 및 기존 시나리오에서 토로이달 효과와 tearing 모드 안정성 관계 ... 133
• 제 7 장 참고문헌 ... 137