AbstractA reversed shear configuration, which was observed recently in some Tokamak experiments, might have a possibility to realize compact and cost-competitive Tokamak reactors. In this study, a compact (low cost) commercial reactor based on the shear reversed high beta equilibrium with βN=5.5, is considered, namely the Compact Reversed Shear Tokamak, CREST-1. The CREST-1 is designed with a moderate aspect ratio (R/a=3.4), which will allow us to experimentally develop this CREST concept by ITER. This will be very advantageous with regard to the fusion development strategy. The current profile for the reversed shear operation is sustained and controlled in steady state by bootstrap (88%), beam and rf driven currents, which are calculated by a neo-classical model code in 3D geometry. The MHD stability has been checked by an ideal MHD stability analysis code (ERATO) and it has been confirmed that the ideal low n kink, ballooning and Mercier modes are stable while a closed conductive shell is required for stability. Such a compact Tokamak can be cost-competitive as an electric power source in the 21st century and it is one possible scenario in realizing a commercial fusion reactor beyond the ITER project.
最近いくつかのトカマク実験で観測された反転シア配位は、コンパクトで費用対効果の高いトカマク炉を実現する可能性を秘めている。本研究では、βN=5.5の反転シア高ベータ平衡に基づくコンパクト（低コスト）商業炉、すなわちコンパクト反転シアトカマクCREST-1を検討する。CREST-1は中程度のアスペクト比（R/a=3.4）を有し、これによりITERによって本CREST概念を実験的に発展させることが可能となる。これは核融合開発戦略の観点から極めて有利である。反転シア運転のための電流分布は、ブートストラップ電流（88%）とビーム及び高周波駆動電流によって定常状態で維持され、これらは3次元幾何学に基づく新古典モデルコードによって計算される。MHD安定性は理想MHD安定性解析コード（ERATO）によって検証され、低nキンクモード、バルーニングモード、メリシエモードが全て安定であることが確認された。ただし、安定性のためには導体シェルが必要である。このようなコンパクトトカマクは、21世紀の電力源として費用対効果の面で競争力を持ち得るとともに、ITER計画を超えた商業核融合炉を実現するための有力なシナリオの一つである。