Effects of ferromagnetic components on confinements of NB ions and alpha particles in ITER

ITERにおけるフェライト鋼導入による中性粒子ビームイオンとアルファ粒子の閉じ込めへの影響

及川 聡洋; 篠原 孝司; 浦野 創; 大山 直幸; Lnnroth, J.*; Saibene, G.*; Parail, V.*; 鎌田 裕

Oikawa, Toshihiro; Shinohara, Koji; Urano, Hajime; Oyama, Naoyuki; Lnnroth, J.*; Saibene, G.*; Parail, V.*; Kamada, Yutaka

3次元磁場対応粒子軌道追跡モンテカルロコードを用いて、ITERにおける高エネルギーイオンの閉じ込めをトロイダル磁場リップルの低減を目的として導入されるフェライト鋼部材の配置設計に対して検討した。フェライト鋼導入はITER参照シナリオにおいて高エネルギーイオンの閉じ込めを改善するのに有効である。定格の半分のトロイダル磁場ではリップルの過補償が起こり、フェライト鋼の導入量を増やすほどその効果は強くなる。定格磁場でのリップルをさらに低減するためにフェライト鋼を増やすかどうかは、低磁場での運転をどの程度考慮するかによる。テストブランケットモジュールは定格磁場の定常運転では大きな高エネルギーイオン損失を引き起こさないが、1/2の磁場においては局所的に大きなリップルによりアルファ粒子損失は10%に達する。

By using a fully three dimensional magnetic field orbit-following Monte-Carlo code, the energetic ion confinement was investigated for the current conceptual design of the ferromagnetic components in ITER which will be employed for reducing the toroidal magnetic field (TF) ripple. The ferromagnetic insert is effective in the reference ITER scenarios to improve the energetic ion confinement. Over-compensation appears at half of the full toroidal magnetic field and its effect becomes stronger when the amount of the ferromagnetic insert is increased. Whether to increase the ferromagnetic insert to achieve lower TF ripple amplitude at the full field operation depends on how prospected are possibilities of lower field operations. Planned test blanket modules do not induce large loss at the full field in a steady-state scenario. At the half field, however, the loss reaches 10% for the alpha particles due to localized large TF ripple.