Progress in physics basis and its impact on ITER

物理基盤の進展とそのITERへの影響

嶋田 道也; Campbell, D.*; Stambaugh, R.*; Polevoi, A. R.*; Mukhovatov, V.*; 朝倉 伸幸; Costley, A. E.*; Donn, A. J. H.*; Doyle, E. J.*; Federici, G.*; Gormezano, C.*; Gribov, Y.*; Gruber, O.*; Houlberg, W.*; 井手 俊介; 鎌田 裕; Kukushkin, A. S.*; Leonard, A.*; Lipschultz, B.*; Medvedev, S. Y.*; 及川 聡洋; 杉原 正芳

Shimada, Michiya; Campbell, D.*; Stambaugh, R.*; Polevoi, A. R.*; Mukhovatov, V.*; Asakura, Nobuyuki; Costley, A. E.*; Donn, A. J. H.*; Doyle, E. J.*; Federici, G.*; Gormezano, C.*; Gribov, Y.*; Gruber, O.*; Houlberg, W.*; Ide, Shunsuke; Kamada, Yutaka; Kukushkin, A. S.*; Leonard, A.*; Lipschultz, B.*; Medvedev, S. Y.*; Oikawa, Toshihiro; Sugihara, Masayoshi

この論文では、物理基盤の最近の進展によって、ITERの性能予測がどのように影響されるかを要約する。これまで懸案であった課題についての進展、及びハイブリッド及び定常運転シナリオが新たに開発されたことによってITERの目標達成はより確実となった。安全係数が4付近において電流分布を調整することにより、標準のHモードよりも閉じ込めを改善し、壁無し条件でのベータ限界にまでベータを上昇させることが可能であることが実験で明らかになった。この結果をITERに適用すると、12MA程度の低いプラズマ電流で、ELMが小さく、Qが10以上で1000秒以上の長パルス運転が可能である。電流減衰時間及びハロー電流に関する指針を実験データベースから導出してディスラプションの解析を行った。保守的な仮定を用いても真空容器内機器の電磁力は設計目標を下回り、ITERの設計がディスラプションに伴う力に対して十分な耐性を持つことを明らかにした。

This paper summarises recent progress in the physics basis and its impact on the expected performance of ITER. Significant progress has been made in many outstanding issues and in the development of hybrid and steady state operation scenarios, leading to increased confidence of achieving ITER's goals. Experiments show that tailoring the current profile can improve confinement over the standard H-mode and allow an increase in beta up to the no-wall limit at safety factors 4. Extrapolation to ITER suggests that at the reduced plasma current of 12MA, high Q 10 and long pulse (1000 s) operation is possible with benign ELMs. Analysis of disruption scenarios has been performed based on guidelines on current quench rates and halo currents, derived from the experimental database. With conservative assumptions, estimated electromagnetic forces on the in-vessel components are below the design target values, confirming the robustness of the ITER design against disruption forces.