In the last few years, significant progress has been made in the understanding of H-mode plasmas (e.g. ion temperature profile stiffness, pedestal physics, etc). Based on this improved understanding, a set of rules (models) comprising a physics picture of the H-mode has been implemented in the ASTRA code in order to improve the understanding of experimental observations and ultimately to provide a predictive capability for ITER complementary to the scaling relations. The model has been verified for consistency with experimental observations in ASDEX-UG and JET plasmas. Numerical coefficients for the transport, required because of simplifications or missing quantitative information, are determined for one plasma (e.g. from JET) and then held constant for all others (JET, ASDEX-UP, ITER). After benchmarking the model to experimental results, it was also applied to ITER. It predicts that Q = 10 can be achieved in ITER but only with at least a 50% deep fuelling contribution (inside the H-mode pedestal). However, in existing machines as well as in our model runs for existing machines, gas puffing is sufficient to achieve the observed density pedestal and line average densities. A second important result from the predictive runs for ITER is that electron energy transport in the plasma core, the neoclassical transport in the pedestal and the CX losses at the plasma edge are important constraints for a better performance. Thus future theoretical and experimental work should concentrate on these areas in order to improve our predictions.
ここ数年で、Hモードプラズマの理解(例えば、イオン温度分布の剛性、ペデスタル物理など)において大きな進展があった。この改善された理解に基づき、Hモードの物理像を構成する一連の規則(モデル)がASTRAコードに実装され、実験観測の理解を深め、最終的にはスケーリング則を補完するITERの予測能力を提供することを目的とした。このモデルは、ASDEX-UGおよびJETプラズマにおける実験観測との整合性が検証された。輸送に必要な数値係数は、簡略化や定量的情報の不足のため、一つのプラズマ(例えばJET)から決定され、他のすべて(JET、ASDEX-UP、ITER)に対して一定に保たれた。モデルを実験結果とベンチマークした後、ITERにも適用された。その予測によれば、ITERでQ = 10を達成するには、少なくとも50%の深部燃料供給(Hモードペデスタル内部)が必要である。しかし、既存の装置および我々のモデルによる既存装置の計算では、ガス入射によって観測された密度ペデスタルと線平均密度を達成するのに十分である。ITERの予測計算から得られた第二の重要な結果は、プラズマコアの電子エネルギー輸送、ペデスタルの新古典輸送、およびプラズマ端部のCX損失が、より良い性能にとって重要な制約となることである。したがって、予測を改善するためには、今後の理論的・実験的研究はこれらの領域に焦点を当てるべきである。