In ITER, the electric field applied for ionization and to ramp up the plasma current may be limited to . In this case, based on established theories of the avalanche process, it is shown that ohmic breakdown in ITER is only possible over a narrow range of pressure and magnetic error field. Therefore, ECRH may be necessary to provide robust and reliable start-up. ECRH can ensure prompt breakdown over a wide range of prefill pressure and error field and can also give control over the initial time and location of breakdown. For ECRH-assisted start-up in ITER, the power and pulse length requirements are essentially determined by the need to ensure burnthrough, i.e. complete ionization of hydrogen and the transition to high ionization states of impurities. A zero-dimensional (0D) code (with inclusion of some 1D effects) has been developed to analyse burnthrough in ITER. The 0D simulations indicate that control of the deuterium density is the key factor for ensuring successful start-up in ITER, where the effects of neutral screening and dynamic fuelling by the ex-plasma volume are also crucial. It is concluded that without ECRH, successful start-up will only be possible over a very restricted range of parameters but 3 MW of absorbed ECRH power will ensure reasonably robust start-up for a broad range of conditions with beryllium impurity. In the case of carbon impurity, even with an absorbed ECRH power of 5 MW one may be restricted to low prefill pressure and/or low carbon concentration for successful start-up.
抄録: ITERにおいて、電離およびプラズマ電流の立ち上げに印加される電界は、に制限される可能性がある。この場合、確立されたなだれ過程の理論に基づき、ITERにおけるオーミック破壊は、狭い範囲の磁場誤差および電界でのみ可能であることが示される。したがって、ECRHは、堅牢かつ信頼性の高い立ち上げを提供するために必要となる可能性がある。ECRHは、広い範囲の予備充填圧力および磁場誤差にわたって迅速な破壊を保証でき、また、破壊の初期時刻および位置の制御も可能にする。ITERにおけるECRH支援立ち上げでは、必要とされる電力およびパルス長は、基本的に、バーンスルー、すなわち水素の完全電離および不純物の高電離状態への遷移を確実にするという要件によって決定される。ITERにおけるバーンスルーを解析するために、ゼロ次元(0D)コード(いくつかの1D効果を含む)が開発された。0Dシミュレーションは、重水素密度の制御がITERにおける立ち上げ成功の鍵となる因子であり、そこでは、プラズマ外部体積による中性粒子遮蔽効果および動的燃料供給の影響も重要であることを示している。ECRHなしでは、立ち上げ成功は限られたパラメータ範囲でのみ可能であると結論付けられるが、3 MWの吸収ECRH電力があれば、炭素不純物の場合、広範囲の条件で堅牢な立ち上げが保証される。炭素不純物の場合、5 MWの吸収ECRH電力であっても、立ち上げ成功は低い予備充填圧力および/または低い炭素濃度に制限される可能性がある。