In this paper an extensive database of SPARC H-modes confinement predictions has been provided, to assess its variability with respect to few input assumptions. The simulations have been performed within the ASTRA framework, using the quasi-linear model TGLF SAT2, including electromagnetic effects, for the core transport, and a neural network trained on EPED simulations to predict the pedestal height and width self-consistently. The database has been developed starting from two SPARC H-mode discharges (12.2 T, i.e. Primary Reference Discharge or PRD, and 8 T, i.e. reduced field) and permuting four input parameters (W concentration, DT mixture concentration, temperature ratio at top of pedestal and deviation of pedestal pressure from the EPED prediction), to perform a sensitivity study. For the PRD a scan of auxiliary input power (ion cyclotron heating) has been performed up to 25 MW, to keep highly radiative plasmas above the LH power threshold as predicted by Martin and Schmidtmayr power scalings. A scan of pedestal density has then been performed for both PRD and 8 T databases. and at top of pedestal showed the biggest impact on the fusion gain. Significant variation is observed across the database, highlighting the importance of sensitivity studies. Below a certain W concentration, the 12 T database shows that Q > 5 is consistently achieved for full-field H-modes with 11 MW of auxiliary power, and values of Q > 2 are assured when increasing the input power to keep the plasma in H-mode. The 8 T database demonstrates that SPARC can access a Q > 1 operational window with low W concentration, making it a potentially interesting scenario for obtaining breakeven conditions.
本論文では、SPARCのHモード閉じ込め予測の大規模なデータベースが提供され、少数の入力仮定に対するその変動性を評価する。シミュレーションは、ASTRAフレームワーク内で、コア輸送については電磁効果を含む準線形モデルTGLF SAT2を用い、ペデスタルの高さと幅を自己無撞着に予測するためにEPEDシミュレーションで訓練されたニューラルネットワークを用いて実行された。データベースは、2つのSPARC Hモード放電（12.2 T、すなわちPrimary Reference Discharge（PRD）、および8 T、すなわち低減磁場）から出発し、感度研究を実施するために4つの入力パラメータ（W濃度、DT混合濃度、ペデスタル頂部での温度比、およびEPED予測からのペデスタル圧力の偏差）を順列組み合わせて構築された。PRDについては、高放射プラズマをMartinおよびSchmidtmayrのパワースケーリングによって予測されるLHパワーしきい値より上に維持するために、補助入力パワー（イオンサイクロトロン加熱）のスキャンが最大25 MWまで実行された。次に、PRDおよび8 Tデータベースの両方に対してペデスタル密度のスキャンが実行された。ペデスタル頂部での と は、核融合利得に最も大きな影響を示した。データベース全体で有意な変動が観察され、感度研究の重要性が強調される。特定のW濃度未満では、12 Tデータベースは、11 MWの補助パワーを持つフル磁場HモードでQ > 5が一貫して達成され、プラズマをHモードに維持するために入力パワーを増加させるとQ > 2の値が保証されることを示している。8 Tデータベースは、SPARCが低W濃度でQ > 1の運転ウィンドウにアクセスできることを示しており、ブレークイーブン条件を得るための潜在的に興味深いシナリオとなっている。