The burning fraction of fuel particles is a crucial issue for future fusion reactors. In order to achieve the high tritium burning fraction required by China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) engineering design, fueling depths and quantities should be estimated by particle control analysis for different scenarios. Thus, in this paper, a multi-species fluid model of deuterium-tritium (D-T) fusion plasmas is applied to study radial transport and profile evolution with CFETR parameters under different fueling conditions. In the model, alpha particles are treated with a slowing down model and diffusion coefficients are introduced according to . Then, in such a self-consistent burning plasma simulation, the results show that the fusion reaction and fueling parameters effect remarkably changes the shape of D/T profiles, while to alphas and helium ash however, the effect of the fueling parameters is much weaker. It is also seen that the burning fraction is increased substantially with the fueling depth, and significantly affected by particle confinement. Furthermore, by substantially raising the D:T ratio to the regime of above unity, the burning fraction can be increased notably, but with a cost of a certain level of fusion power reduction.
燃料粒子の燃焼率は、将来の核融合炉にとって極めて重要な課題である。中国核融合工学試験炉（CFETR）の工学設計で要求される高いトリチウム燃焼率を達成するためには、異なるシナリオについて粒子制御解析により燃料供給深さと量を推定する必要がある。そこで本論文では、重水素-トリチウム（D-T）核融合プラズマの多種流体モデルを適用し、異なる燃料供給条件下でのCFETRパラメータにおける径方向輸送と分布の時間発展を研究する。このモデルでは、アルファ粒子は減速モデルで扱われ、拡散係数はに従って導入される。そして、このような自己無撞着な燃焼プラズマシミュレーションにおいて、結果は、核融合反応と燃料供給パラメータの効果がD/T分布の形状を著しく変化させる一方、アルファ粒子とヘリウム灰に対しては、燃料供給パラメータの効果がはるかに弱いことを示している。また、燃焼率は燃料供給深さとともに大幅に増加し、粒子閉じ込めによって大きく影響されることも見られる。さらに、D:T比を1以上の領域まで大幅に上昇させることにより、燃焼率を顕著に増加させることができるが、ある程度の核融合出力低減という代償を伴う。