Modelling of heating and current drive performance in ITER operational scenarios

ITER運転シナリオにおける加熱電流駆動性能のモデリング

及川 聡洋; Polevoi, A. R.*; Bonoli, P. T.*; Campbell, D. J.*; Henderson, M.*

Oikawa, Toshihiro; Polevoi, A. R.*; Bonoli, P. T.*; Campbell, D. J.*; Henderson, M.*

ITERにおける中性粒子ビーム(NB),電子サイクロトロン波(EC),低域混成波(LH)による加熱電流駆動を評価するためにこれまで整備してきた物理モデル,コードと、Q=10誘導運転と定常運転の参照シナリオにおける加熱電流駆動性能を報告する。NBコードはJAEAで開発されたもので、モンテカルロ法を用い、高速中性粒子の電離モデルとして最新の原子データを取り入れた鈴木モデルを採用した。ECコードもJAEAで開発された光線追跡と擬線形フォッカープランクを元にしたコードである。LHコードはMITとの協力で導入したもので、1次元フォッカープランクに衝突オペレータに2次元効果を取り入れており2次元コードと良い一致を示す。昨年NBと入射ポートの設計の見直しによりNB入射角の可動範囲が2001年工学設計よりも狭まったことにより、NB電流駆動分布は小半径で0.05程度内寄りになった。LHは近接条件のために磁場に平行方向の屈折率として2程度と比較的高い値を選ばざるを得ず、定常運転参照シナリオでは水平ポートから入射可能な20MWのパワーでLH電流駆動は0.83MA程度である。

We have been developing physics models and computational codes for heating and current drive of NB, EC and LH. A NB code has been developed in JAEA and on the Monte-Carlo scheme with employing the Suzuki model for the ionization process, which are based on the most recent atomic data. An EC code, also developed in JAEA, is based on the ray-tracing and quasi-linear Fokker-Planck equation. A LH code, which was introduced from MIT, employs a 2D equivalent collision operator in the 1D Fokker-Planck code. Then the LH code shows a good agreement with fully 2D codes. A design changes of the NB and its injection port in 2007 made the range of the NB injection angle narrower than in the EDA2001, then the NBCD profile shifts inward by a minor radius of 0.05. The LH spectrum has to have a relatively high value of because of the accessibility condition. With this spectrum, LHCD is 0.83MA in the reference steady-state scenario for a 20MW injection from an equatorial port.