Impact of finite orbit width (FOW) effect on fast ion heating and fusion performance in China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) scenarios is investigated using a test particle code particle tracer code (PTC) and integrated modeling (IM) within the OMFIT framework. Simulation results from PTC code indicate that when the FOW effect is considered, a higher safety factor profile, lower magnetic field, or larger initial fraction of trapped particles leads to a flatter slowing-down deposition profile of fast ions, primarily due to the increased orbit width. The flattening effect is more pronounced in regions with steep gradients, such as the deep core and internal transport barrier (ITB) regions for α ions, and near the magnetic axis and inflection point for neutral beam injection ions. To enhance the predictive accuracy of IM for hybrid and steady-state CFETR scenarios, the PTC code is incorporated into the kinetic-EFIT workflow in OMFIT platform, replacing the simplified delay model for α heating, which ignored the FOW effect. In the CFETR hybrid scenario, integrated simulations show that the considerable reduction in electron temperature in the deep core region weakens inward particle transport driven by TEM, which leads to a decrease in density and a subsequent 6.4% reduction in the fusion gain factor . In the CFETR steady-state scenario, the weakening of temperature ITB strength and the further reduction of temperature in the deep core region lead to lower fusion power. Moreover, to sustain the fully noninductive condition, auxiliary heating is increased to compensate for the decline in bootstrap current. These factors ultimately lead to a 17% reduction in the value. The results reveal the importance of considering the FOW effect of fast ions heating in the physics design of CFETR.
有限軌道幅（FOW）効果が、中国核融合工学試験炉（CFETR）シナリオにおける高速粒子加熱と核融合性能に及ぼす影響を、粒子追跡コード（PTC）と統合モデリング（IM）を用いて、OMFITフレームワーク内で調査した。PTCコードによるシミュレーション結果は、FOW効果を考慮した場合、より高い安全係数分布、より低い磁場、またはより大きな初期捕捉粒子割合が、主に軌道幅の増大により、高速粒子の減速沈着分布をより平坦にすることを示している。この平坦化効果は、勾配が急峻な領域、例えばα粒子に対する深部コア領域や内部輸送障壁（ITB）、ならびに中性粒子ビーム入射（NBI）イオンに対する磁気軸近傍や変曲点において、より顕著である。CFETRのハイブリッドおよび定常状態シナリオにおけるIMの予測精度を向上させるため、FOW効果を無視した簡易的なα加熱モデルに代わり、PTCコードをkinetic-EFITワークフローに組み込んだ。CFETRハイブリッドシナリオにおける統合シミュレーションは、深部コア領域での電子温度の顕著な低下が、捕捉電子モード（TEM）駆動の粒子輸送を弱め、密度の低下とそれに続く核融合利得係数の6.4%の減少をもたらすことを示している。CFETR定常状態シナリオでは、温度ITB強度の弱化と深部コア領域での温度のさらなる低下が、核融合出力の低下を引き起こす。さらに、完全非誘導条件を維持するために、補助加熱が増強され、ブートストラップ電流の低下を補償する。これらの要因は、最終的に核融合利得係数の17%の減少をもたらす。これらの結果は、CFETRの物理設計において、高速粒子加熱のFOW効果を考慮することの重要性を明らかにしている。