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The requirements of a next step large steady state tokamak

G. Janeschitz, P. Barabaschi, G. Federici, K. Ioki, P. Ladd, V. Mukhovatov, M. Sugihara, R. Tivey, ITER-JCT and Home Team2000年被引用 17Nuclear FusionIF 3出版社

After a decision by the ITER parties to investigate the possibility of designing a reduced cost version of ITER several possible machine layouts with different aspect ratios were studied. Relatively early in this process it became clear that there is no significant cost difference between different aspect ratios and that there is a maximum realistically possible aspect ratio for a machine with 6 m major radius and rather high plasma shaping. Following this study a machine with an intermediate aspect ratio (3.1) called the ITER Fusion Energy Advanced Tokamak (ITER FEAT) was chosen as the basis for the outline design of a reduced cost ITER. Several potential steady state scenarios can be investigated in ITER FEAT, i.e. monotonic or reversed shear at full or reduced minor radius. In addition, so-called hybrid discharges, are feasible where a mixture of inductive and non-inductive current drive as well as bootstrap current allows long pulse discharges of the order of 2500 s. The βN values and H factors required for these discharges are in the same range as those observed on present machines, which providesconfidence that such discharges can be studied in ITER FEAT. However, due to uncertainties in physics knowledge, for example the current drive efficiency off-axis, it is impossible at present to generate a completely self-consistent scenario taking all boundary conditions, for example engineering or heating system constraints, into account. In addition, all of these regimes have a potential problem with divertor operation compatibility (low edge density) and with helium exhaust which has to be addressed in existing experiments. For the engineering design of the in-vessel components and for the balance of the plant there is practically no difference between inductive (500 s) and steady state operation. However, the choice of heating systems and the distribution of power between them will be strongly influenced by the envisaged steady state scenarios.

日本語訳

ITER加盟諸国が低コスト版ITERの設計可能性を検討する決定を下した後、異なるアスペクト比を持ついくつかの可能な装置構成が研究された。この過程の比較的早い段階で、異なるアスペクト比の間でコストに有意な差はなく、主半径6 mでプラズマ形状が比較的高い装置には現実的に可能な最大アスペクト比が存在することが明らかになった。この研究に続いて、中間的なアスペクト比(3.1)を持つITER FEAT(ITER Fusion Energy Advanced Tokamak)と呼ばれる装置が、低コスト版ITERの概要設計の基礎として選定された。ITER FEATでは、いくつかの定常運転シナリオが検討可能であり、すなわち、完全または縮小された小半径における単調磁気シア配位または逆磁気シア配位である。さらに、ハイブリッド放電と呼ばれるものも可能であり、これは誘導電流駆動と非誘導電流駆動およびブートストラップ電流の組み合わせにより、2500秒程度の長時間パルス放電を可能にするものである。これらのシナリオに必要なβN値およびH因子は、現在の装置で観測されている範囲と同程度であり、ITER FEATにおいてこれらの放電が実現可能であるという確信が得られる。しかしながら、物理知識の不確実性、例えば軸外電流駆動効率などにより、全ての境界条件、例えば工学的制約や加熱システムの制約を考慮した完全に自己無撞着なシナリオを現時点で生成することは不可能である。さらに、これらの全ての運転領域は、ダイバータ運転との両立性(低周辺密度)およびヘリウム排気に関して潜在的な問題を有しており、これは既存の実験装置で対処される必要がある。炉内機器の工学的設計およびプラント全体の熱収支に関しては、誘導運転(500秒)と定常運転の間に実質的な差異はない。しかしながら、加熱システムの選択およびそれらの間のパワー配分は、想定される定常シナリオによって強く影響を受けるであろう。

装置

iter中精度(概要文一致)

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Steady stateSTEP
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