This paper considers the heating mix of ITER for the two main scenarios. Presently, 73 MW of absorbed power are foreseen in the mix 20/33/20 for ECH, NBI and ICH. Given a sufficient edge stability, Q = 10—the goal of scenario 2—can be reached with 40 MW power irrespective of the heating method but depends sensitively inter alia on the H-mode pedestal temperature, the density profile shape and on the characteristics of impurity transport. ICH preferentially heats the ions and would contribute specifically with ΔQ < 1.5. The success of the Q = 5 steady-state scenario 4 with reduced current requires discharges with improved confinement necessitating weakly or strongly reversed shear, fbs > 0.5, and strong off-axis current drive (CD). The findings presented here are based on revised CD efficiencies γ for ECCD and a detailed benchmark of several CD codes. With ECCD alone, the goals of scenario 4 can hardly be reached. Efficient off-axis CD is only possible with NBI. With beams, inductive discharges with fni > 0.8 can be maintained for 3000 s. The conclusion of this study is that the present heating mix of ITER is appropriate. It provides the necessary actuators to induce in a flexible way the best possible scenarios. The development risks of NBI at 1 MeV can be reduced by operation at 0.85 MeV. NBI is a very important option for steady-state operation of DEMO because of its high CD efficiency. To increase the H-mode accessibility margin, the addition of 20 MW ECH should be considered.
本論文は、ITERの2つの主要シナリオにおける加熱構成について考察する。現在、ECH、NBI、ICHの混合比20/33/20で73 MWの吸収電力が見込まれている。十分な周辺部安定性が確保されれば、シナリオ2の目標であるQ=10は、加熱方式に関係なく40 MWの電力で達成可能であるが、これはHモード周辺ペデスタル温度、密度分布形状、および不純物輸送の特性に強く依存する。ICHはイオンを優先的に加熱し、ΔQ<1の条件下で特に有効である。電流駆動を低減した定常シナリオ4におけるQ=5の達成には、弱いまたは強い逆転シアー、fbs>0.5、および強力な非軸方向電流駆動を必要とする改善された閉じ込めが要求される。ここで示す知見は、ECHの電流駆動効率γの改訂値と、複数の電流駆動コードの詳細なベンチマークに基づいている。ECHのみではシナリオ4の目標達成は困難である。効率的な非軸方向電流駆動はNBIによってのみ可能である。ビームを用いた場合、fni>0.8の誘導電流駆動を3000秒間維持できる。本研究の結論として、ITERの現在の加熱構成は適切であり、最適なシナリオを柔軟に実現するために必要なアクチュエータを提供する。1 MeVのNBIの開発リスクは、0.85 MeVでの運転により低減可能である。NBIは、その高い電流駆動効率により、DEMOの定常運転にとって極めて重要なオプションである。Hモード到達性の余裕を拡大するためには、20 MWのECHの追加を検討すべきである。