The COMPASS tokamak, a mid-sized flexible device with ITER-like shape, which can operate in H-mode, is starting its re-established operation at the Institute of Plasma Physics in Prague. A new 600 kW, 40 keV neutral beam injection (NBI) system is foreseen as a major upgrade. Reported here are predictive simulations with the ASTRA transport code, in which the FAFNER Monte-Carlo NBI code is, for the first time, self-consistently integrated. These simulations are carried out for several typical COMPASS scenarios with different magnetic fields, plasma currents and shapes. We compare ohmic scenarios with NBI-heated scenarios and show that NBI is able to significantly improve the plasma performance, particularly to attain Ti ≅ Te, which is the primary goal of the NBI system. The NBI performance is discussed in detail. The chosen energy of 40 keV is shown to be in many aspects optimum. Simulations also predict substantial losses—orbit losses are pronounced for counter-current injection and charge-exchange losses caused by beam-halo neutrals are raised due to high NBI particle input.
COMPASSトカマクは、ITERに類似した形状を持つ中型の柔軟な装置であり、Hモードで運転可能で、プラハのプラズマ物理研究所での運転を再開しつつある。新しい600 kW、40 keVの中性粒子ビーム入射（NBI）システムが、主要なアップグレードとして計画されている。本稿では、ASTRA輸送コードを用いた予測シミュレーションについて報告する。このシミュレーションでは、FAFNERモンテカルロNBIコードが初めて自己無撞着に統合された。これらのシミュレーションは、異なる磁場、プラズマ電流、および形状を有するいくつかの典型的なCOMPASSシナリオに対して実施された。我々は、オーミックシナリオとNBI加熱シナリオを比較し、NBIがプラズマ性能を大幅に向上できること、特にTi ≅ Teを達成できることを示す。これはNBIシステムの主要な目標である。NBIの性能について詳細に議論する。選択された40 keVのエネルギーは、多くの点で最適であることが示されている。シミュレーションはまた、 substantialな損失を予測する—軌道損失は反電流方向注入に対して顕著であり、荷電交換損失は高NBI粒子入射によるビームハロー中性粒子によって増大する。