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.*; 谷 啓二*; Campbell, D. J.*

Oikawa, Toshihiro; Polevoi, A. R.*; Bonoli, P. T.*; Tani, Keiji*; Campbell, D. J.*

ITERにおける中性粒子ビーム(NB),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。LHコードはMITとの協力で導入したものである。将来の加熱電流駆動増力の1オプションとして考えられている3基目のNBの物理評価を行った。MHD安定性を高めるためのプラズマ回転を増加させられるというメリットがあるものの、NB入射角の調整範囲が狭いため、定常運転にとって望ましい周辺電流駆動とはならず中心電流駆動が大き過ぎる可能性があること、プラズマ中心付近でのNB粒子の圧力が高いために高エネルギー駆動不安定性が懸念される。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 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. A LH code has been introduced from MIT. We have performed a physics assessment of the 3rd NBI, which is an option for the future HCD upgrade. Higher plasma rotation favorable to MHD stabilities is expected. On the other hand, the NBCD is too concentrated around the plasma center, which is unfavorable for the steady-state operation with the reversed magnetic shear configuration. Another concern is energetic particle driven modes due to large pressure of the NB ion in the center. 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.