Confinement of alpha particles in a low-aspect-ratio tokamak reactor

低アスペクト比トカマク炉におけるアルファ粒子閉じ込め

谷 啓二; 飛田 健治; 飯尾 俊二*; 筒井 広明*; 西尾 敏; 青木 尊之*

Tani, Keiji; Tobita, Kenji; Iio, Shunji*; Tsutsui, Hiroaki*; Nishio, Satoshi; Aoki, Takayuki*

低アスペクト比トカマク炉VECTORにおけるアルファのリップル損失を軌道追跡モンテカルロコードを用いて検討した。リップル損失は、アスペクト比は小さくになるにしたがって急激に減少する。このため、VERCTORではアルファ粒子は非常によく閉じ込められる。低アスペクト炉における良好なアルファ粒子閉じ込めにより、プラズマ外側端近傍の真空容器に冷却機構を設け、トロイダル磁場コイル内径を30%程度大きくすることで、トロイダル磁場コイル数を6程度まで削減できることがわかった。

Studies on the loss of fusion produced alpha particles enhanced by toroidal field (TF) ripple in a low-aspect-ratio tokamak reactor (VECTOR) have been made by using an orbit-following Monte-Carlo code. The ripple loss is strongly reduced as the aspect ratio becomes low. Consequently, alpha particles are well confined in VECTOR. Thanks to the good confinement of alphas in a low-aspect-ratio system, the number of TF coils can be reduced to about 6, one half of the original VECTOR, by installing cooling systems near the outer edge of plasma and making allowances for about 30% increase in the bore diameter of TF coils.