During the 2015–2016 JET campaigns, many efforts have been devoted to the exploration of high-performance plasma scenarios envisaged for DT operation in JET. In this paper, we review various key recent hybrid discharges and model the combined ICRF+NBI heating. These deuterium discharges with deuterium beams had the ICRF antenna frequency tuned to match the cyclotron frequency of minority H at the centre of the tokamak coinciding with the second harmonic cyclotron resonance of D. The modelling takes into account the synergy between ICRF and NBI heating through the second harmonic cyclotron resonance of D beam ions, allowing us to assess its impact on the neutron rate RNT. For discharges carried out with a fixed ICRF antenna frequency and changing toroidal magnetic field to vary the resonance position, we evaluate the influence of the resonance position on the heating performance and central impurity control. The H concentration is varied between discharges in order to test its role in the heating performance. It is found that discharges with a resonance beyond ∼0.15 m from the magnetic axis R0 suffer from MHD activity and impurity accumulation in these plasma conditions. According to our modelling, the ICRF enhancement of RNT increases with the ICRF power absorbed by deuterons as the H concentration decreases. We find that in the recent hybrid discharges, this ICRF enhancement varies due to a variation of H concentration and is in the range of 10%–25%. The modelling of a recent record high-performance hybrid discharge shows that ICRF fusion yield enhancement of ∼30% and ∼15% respectively can be achieved in the ramp-up phase and during the main heating phase. We extrapolate the results to DT and find that the best performing hybrid discharges correspond to an equivalent fusion power of ∼7.0 MW in DT. Finally, an optimization analysis of the bulk ion heating for the DT scenario reveals around 15%–20% larger bulk ion heating for the 3He minority scenario as compared to the H minority scenario.
2015–2016年のJETキャンペーン期間中、DT運転に向けて想定された高性能プラズマシナリオの探求に多くの努力が注がれてきた。本論文では、最近の代表的なハイブリッド放電のさまざまな側面をレビューし、ICRF+NBI複合加熱のモデリングを行う。これらの重水素放電では、重水素ビームを用い、ICRFアンテナ周波数は、トカマク中心部における重水素の第2高調波サイクロトロン共鳴と一致する minority 水素のサイクロトロン周波数に合わせて調整された。モデリングでは、重水素ビームイオンの第2高調波サイクロトロン共鳴を介したICRFとNBIの相乗効果を考慮し、中性子生成率 RNT への影響を評価する。ICRFアンテナ周波数を固定し、トロイダル磁場を変化させて共鳴位置を変えた放電については、共鳴位置が加熱性能と中心部不純物制御に及ぼす影響を評価する。水素濃度は放電ごとに変化させ、加熱性能に対するその役割を検証した。磁気軸 R0 から約0.15 mを超える位置に共鳴がある放電では、これらのプラズマ条件下でMHD活動と不純物蓄積が生じることが見出された。モデリングによれば、ICRFによる RNT の増強効果は、水素濃度の低下に伴って重水素によるICRF吸収電力が増加するにつれて大きくなる。最近のハイブリッド放電では、このICRF増強効果は水素濃度の変化に応じて変動し、その範囲は10%～25%であることがわかった。最近の記録的な高性能ハイブリッド放電のモデリングでは、立ち上げ段階で約30%、主加熱段階で約15%のICRF核融合収率増強がそれぞれ達成可能であることが示された。これらの結果をDTに外挿すると、最も高性能なハイブリッド放電は、DTにおける等価核融合出力が約7.0 MWに相当することがわかった。最後に、DTシナリオにおけるバルクイオン加熱の最適化解析により、H minority シナリオと比較して、3He minority シナリオではバルクイオン加熱が約15%～20%大きくなることが明らかになった。