A new code for MHD equilibrium/current drive analysis has been developed which can be used in an analysis of high beta tokamak equilibria consistent with beam driven current profiles. With this new code, the critical beta equilibrium, which is stable against the ballooning mode, the kink mode and the Mercier mode, is determined by using first the MHD equilibrium and stability analysis codes EQLAUS/ERATO. Then, the current drive parameters and the plasma parameters required to sustain the critical beta equilibrium are determined by iterative calculations. The beam driven current profiles are evaluated by Fokker-Planck calculations on individual flux surfaces where the toroidal effects on the beam ion and plasma electron trajectories are considered. The pressure calculation takes into account the beam ion and fast alpha components. A peculiarity of this new method is that the solution obtained is consistent not only with the MHD equilibrium but also with the critical beta limit conditions for the current and pressure profiles. Using this new method, critical beta equilibria of β ∼ 21% (bean type) and β ∼ 6% (D-type) have been scanned for various parameters, such as major radius, magnetic field, temperature and injection energy. The achievable Q-value (Q = fusion power/beam power) for the bean type is found to be about 30% larger than that for the D-type. With strong beanness, Q ∼ 6 for DEMO type tokamaks (∼500 MW(th)) and Q ∼ 20 for power reactor size tokamaks (4.5 GW(th)) can be achieved. For D-type machines, however, the Q-value would not exceed 16.
MHD平衡・電流駆動解析のための新しいコードが開発され、ビーム駆動電流と整合する高ベータ・トカマク平衡の解析に使用できる。この新しいコードを用いて、バルーニングモード、キンクモード、およびメルシエモードに対して安定な臨界ベータ平衡が、まずMHD平衡・安定性解析コードEQLAUS/ERATOを用いて決定される。次に、臨界ベータ平衡を維持するために必要な電流駆動パラメータとプラズマパラメータが、反復計算によって決定される。ビーム駆動電流プロファイルは、トロイダル効果がビームイオンおよびプラズマ電子の軌道に及ぼす影響を考慮したフォッカー・プランク計算により、個々の磁気面上で評価される。圧力計算では、ビームイオンおよび高速アルファ粒子の寄与が考慮される。この新しい手法の特徴は、得られた解がMHD平衡と整合するだけでなく、電流・圧力プロファイルに対する臨界ベータ条件とも整合することである。この新しい手法を用いて、β∼21%（ビーン型）およびβ∼6%（D型）の臨界ベータ平衡が、主半径、磁場、温度、入射エネルギーなどの様々なパラメータについて走査された。ビーン型の達成可能なQ値（Q＝核融合出力／ビーム出力）は、D型よりも約30%大きいことが見出された。強いビーム駆動条件下では、DEMO型トカマク（∼500 MWth）でQ∼6、発電炉規模のトカマク（4.5 GWth）でQ∼20が達成可能である。しかし、D型装置ではQ値は16を超えない。