The expected triton burnup ratio was analyzed based on numerical simulation to study the feasibility of demonstrating energetic particle confinement through 1 MeV triton burnup experiments in HL-2A and HL-2M. Calculations were conducted using LORBIT, a collisionless Lorentz orbit code, and FBURN, a neutron emission calculation code based on the classical confinement of energetic particles. First, the orbit loss and radial distribution of the tritons were evaluated using the LORBIT code. The LORBIT code revealed that all tritons were lost within ∼10−6 s in HL-2A, whereas in HL-2M, most of the tritons were still confined at 10−3 s. The FBURN code calculated the deuterium–tritium neutron emission rate using the radial distribution of 1 MeV tritons. The predictive analysis found that nearly no deuterium–tritium neutrons remained in HL-2A at a plasma current of 160 kA. Also, in HL-2M, a significant triton burnup ratio could be obtained at the relatively high plasma currents of 1MA, 2MA, and 3MA. This analysis predicts that the triton burnup ratio exceeds 1% under relatively high plasma current conditions.
期待されるトリトン燃焼率は、HL-2AおよびHL-2Mにおける1 MeVトリトン燃焼実験による高エネルギー粒子閉じ込めの実証可能性を検討するため、数値シミュレーションに基づいて解析された。計算は、無衝突ローレンツ軌道コードであるLORBITと、高エネルギー粒子の古典的閉じ込めに基づく中性子放出計算コードであるFBURNを用いて実施された。まず、トリトンの軌道損失と動径分布がLORBITコードにより評価された。LORBITコードの結果から、HL-2Aではすべてのトリトンが約10⁻⁶秒以内に損失するのに対し、HL-2Mでは10⁻³秒時点でほとんどのトリトンが依然として閉じ込められていることが明らかになった。FBURNコードを用いて、1 MeVトリトンの動径分布に基づく重水素-トリチウム中性子放出率が計算された。予測解析の結果、HL-2Aではプラズマ電流160 kAにおいて重水素-トリチウム中性子はほぼ検出されないことが示された。一方、HL-2Mでは比較的高いプラズマ電流1 MA、2 MA、3 MAにおいて有意なトリトン燃焼率が得られる可能性が示された。この解析により、比較的高いプラズマ電流条件下ではトリトン燃焼率が1%を超えると予測される。