Neutral-beam power arid energy requirements are compared for full-density, full-bore and expanding-radius start-up scenarios in an elongated plasma, The Next Step (TNS), as a function of beam pulse time and plasma density. Because of the similarity of parameters, the results should also be applicable to Engineering Test Facility (ETF) and International Tokamak Reactor (INTOR) studies. A transport model consisting of neoclassical ion conduction and anomalous electron conduction and diffusion based on 'ALCATOR scaling' leads to average densities in the range ⟨n⟩ ∼ 0.8–1.2 × 1014 cm−3 being sufficient for ignition. Neutral-deuterium-beam energies in the range 120–150 keV are adequate for penetration, with the required power injected into the plasma decreasing with increasing beam energy. The neutral-beam power decreases strongly with increasing beam pulse length tb until tb exceeds a few total energy confinement times, yielding tb ∼ 4–6 s for the TNS plasma. In addition to avoiding skin current effects and possibly allowing for a more impurity-free plasma initiation, the expanding-radius scenario has slightly reduced beam energy and/or power requirements. When the expanding-radius scenario is extended to even larger power reactors, a neutral-deuterium-beam energy of 150 keV remains sufficient for penetration.
中性ビームの出力とエネルギー要件を、細長いプラズマにおける全密度・全断面および拡大半径の立ち上げシナリオについて比較する。次段階装置（TNS）を対象とし、ビームパルス時間とプラズマ密度の関数として評価する。パラメータの類似性から、この結果は工学試験施設（ETF）および国際トカマク炉（INTOR）の研究にも適用可能である。新古典イオン伝導と、『ALCATORスケーリング』に基づく異常電子伝導および拡散からなる輸送モデルにより、密度範囲⟨n⟩ ∼ 0.8–1.2 × 10¹⁴ cm⁻³で点火に十分であることが示される。中性重水素ビームのエネルギー範囲120–150 keVは侵入に十分であり、必要なプラズマへの入射出力はビームエネルギーの増加に伴って減少する。中性ビーム出力は、ビームパルス時間t_bが数回のエネルギー閉じ込め時間を超えるまで、t_bの増加に伴って強く減少し、TNSプラズマではt_b ∼ 4–6 sが得られる。表皮電流効果の回避に加え、より不純物の少ないプラズマ立ち上げを可能にする可能性がある拡大半径シナリオでは、ビームエネルギーおよび出力要件がわずかに低減される。拡大半径シナリオをさらに大型の動力炉に拡張した場合、150 keVの中性重水素ビームエネルギーは侵入に十分なままである。