The spherical tokamak for energy production (STEP) is the UK’s flagship program to design a prototype fusion power plant capable of delivering net electricity to the grid. Due to geometric constraints in spherical tokamaks, STEP is being developed for fully non-inductive operation, relying primarily on microwave-based electron cyclotron (EC) and electron Bernstein wave systems for plasma heating and current drive (HCD). A key requirement for achieving this operation is the optimization of these systems to ensure high wall-plug efficiency and reliable current profile control. This paper presents a self-consistent modeling approach using the JINTRAC framework, where the JETTO transport code is coupled with the GRAY quasi-optical beam-tracing code. Previous scenario development relied on simplified, prescribed EC current drive (ECCD) profiles. In this work, these were replaced with the profiles derived from detailed parametric GRAY scans, optimized for launcher geometry, frequency, and polarization. These realistic ECCD profiles are integrated into a fully self-consistent JETTO/GRAY simulation, capturing the dynamic interplay between plasma transport, heating, and current evolution. The methodology developed in this study offers a more accurate representation of HCD dynamics and is applicable to future STEP scenario development.
球形トカマクによるエネルギー生産（STEP）は、送電網に正味の電力を供給できる核融合原型発電所を設計するための英国の旗艦プログラムである。球形トカマクにおける幾何学的制約のため、STEPは完全非誘導運転向けに開発されており、プラズマ加熱・電流駆動（HCD）を主にマイクロ波ベースの電子サイクロトロン（EC）および電子バーンスタイン波システムに依存している。この運転を達成するための重要な要件は、これらのシステムの最適化であり、高い壁プラグ効率と信頼性の高い電流分布制御を確保することである。本論文は、JINTRACフレームワークを用いた自己無撞着モデリング手法を提示し、JETTO輸送コードをGRAY準光学ビームトレーシングコードと連成させる。従来のシナリオ開発は、簡略化された所定のEC電流駆動（ECCD）分布に依存していた。本研究では、これらを、ランチャー幾何形状、周波数、偏波について最適化された詳細なパラメトリックGRAYスキャンから導出された分布に置き換えた。これらの現実的なECCD分布を完全自己無撞着なJETTO/GRAYシミュレーションに統合し、プラズマ輸送、加熱、電流発展の間の動的相互作用を捉える。本研究で開発された方法論は、HCDダイナミクスのより正確な表現を提供し、将来のSTEPシナリオ開発に適用可能である。