An Assessment of ITER scenarios under varying assumptions of NBI and LHCD capability

中性粒子ビーム入射装置(NBI)のさまざまな設計オプションと低域混成波電流駆動(LHCD)によるITERシナリオの検討

及川 聡洋; Polevoi, A. R.*; Mukhovatov, V.*; 嶋田 道也; Bonoli, P.*; Campbell, D.*; Chuyanov, V.*

Oikawa, Toshihiro; Polevoi, A. R.*; Mukhovatov, V.*; Shimada, Michiya; Bonoli, P.*; Campbell, D.*; Chuyanov, V.*

現在行われているITERの設計評価ではNBIのエネルギーを下げる提案がされているので、さまざまな設計の可能性に対してNB入射によるプラズマ性能を評価した。重水素-三重水素運転ではHモード遷移境界を超え良い閉じ込めが得られる領域に到達できる。軽水素運転ではNBIの突抜のためエネルギーを500keV以下にする必要があり、Hモード運転領域も狭い。エネルギーを500keVまで下げるとITERのミッション達成に必要な高密度で中心加熱ができない。電流駆動は750keVにすると20%効率が落ち、定常運転シナリオを描くことが困難になる。回転は750keVにすると13%増えるが、最近の実験成果に基づくと1MeVで予測される回転でもMHD不安定性を抑制できる。また、加熱電流駆動装置の増力オプションの一つであるLHCDを使ったITERの定常運転シナリオを、新たにLHCD物理コードを組み込んだ輸送コードを使って評価した。現在の実験結果からみて妥当な閉じ込め改善度HH=1.4を仮定すると、プラズマ電流の93%を非誘導電流でまかなえ、放電時間もITERの装置制限で決まる時間一杯まで可能なことを明らかにした。

In the ITER design review, reducing the NBI energy is proposed for increasing the plasma rotation. NBI capability is assessed for various design assumptions. In the D-T operation, reliable operation would be obtained well above the H-L transition boundary. In the hydrogen operation, the beam energy has to be less than 500keV due to the NBI shinethrough, and the H-mode operation regime is narrow. The NBI central heating at high density necessary for the ITER mission is difficult at 500keV. NB current drive decreases by 20% at 750keV, which makes it difficult to prospect the steady state scenario. The rotation increases by 13% at 750keV. Based on recent experiments, however, MHD instabilities can be suppressed at a rotation velocity available with 1MeV NBIs. A steady state scenario using LHCD is explored with a transport code employing a LHCD code. With a reasonable HH=1.4, 93% of the plasma current is no-inductively driven, and hence the pulse duration is extended to the machine limit.