We have developed the pulsed plasma operation scenarios for JA DEMO, a design concept of the steady-state tokamak demonstration reactor, to clarify controls of the current profile and power required for the operation. We compare the scenarios when injecting electron cyclotron waves only and both neutral beam and electron cyclotron waves for external heating and current drive. We demonstrate current profile control that maintains the minimum value of the safety factor above one and avoids creating the local minima in the safety factor profile and power control by argon seeding that maintains the fusion power constant at the desired value and reduces the heat load on the divertor, performing long-time integrated modeling simulations. We clarify the conditions of the heating and current drive system and impurity injection system required for such control. The dependence of power control on argon anomalous transport coefficients is investigated. We have the prospect of maintaining the fusion power of 1 GW for more than two hours, i.e. obtaining the required plasma performance determined using a systems code.
我々は、定常トカマク実証炉の設計概念であるJA DEMOについて、電流分布と運転に必要な電力の制御を明確化するため、パルスプラズマ運転シナリオを開発した。外部加熱・電流駆動として電子サイクロトロン波のみを入射する場合と、中性粒子ビームと電子サイクロトロン波の両方を入射する場合のシナリオを比較した。長時間統合シミュレーションを実施し、安全係数の最小値を1以上に維持し、安全係数分布における極小値の発生を回避する電流分布制御、ならびにアルゴンシーディングにより核融合出力を目標値に一定に維持しつつダイバータへの熱負荷を低減する電力制御を実証した。このような制御を実現するために必要な加熱・電流駆動システムおよび不純物入射システムの条件を明確化した。アルゴンの異常輸送係数に対する電力制御の依存性を調査した。システムコードを用いて決定される要求プラズマ性能、すなわち核融合出力1GWを2時間以上維持する可能性を有することを示した。