An optimized plasma current ramp-down strategy is critical for safe and fast termination of plasma discharges in a tokamak demonstration fusion reactor (DEMO), both in planned and emergency scenarios, avoiding plasma disruptions and excessive heat loads to the first wall. Plasma stability limits and machine-specific technical requirements constrain the stable envelope through which the plasma must be navigated. Large amounts of auxiliary heating are required throughout the ramp-down phase, to avoid a radiative collapse in the presence of intrinsic tungsten and seeded xenon impurities, as quantitatively estimated in this work. As the plasma current is reduced, the current density becomes increasingly peaked, reflected by a growing value of the internal inductance , resulting in reduced controllability of the vertical position of the plasma. The feasibility of different plasma current ramp-down rates is tested by applying an automated optimization framework embedding the RAPTOR core transport solver. Optimal time traces for plasma current and plasma elongation are proposed, to satisfy an Ip-dependent upper limit on the plasma internal inductance, as obtained from vertical stability studies using the CREATE-NL code, as well as a constraint on the time evolution of q95, to avoid an ideal MHD mode. A negative current density near the plasma edge is observed in our simulations, even for the most conservative Ip ramp-down rate, indicating significant transient dynamics due to a large resistive time.
最適化されたプラズマ電流ランプダウン戦略は、トカマク実証炉（DEMO）におけるプラズマ放電の安全かつ迅速な終了に不可欠であり、計画されたシナリオと緊急シナリオの両方において、プラズマ破壊と第一壁への過度な熱負荷を回避する。プラズマ安定性と装置固有の技術的要件は、プラズマが遷移しなければならない安定領域を制約する。ランプダウン段階全体を通じて、タングステン不純物とキセノン入射不純物の存在下での放射崩壊を回避するために、大量の補助加熱が必要であり、これは本作業で定量的に評価される。プラズマ電流が減少するにつれて、電流密度はますますピーク化し、内部インダクタンスの増大として反映され、その結果、プラズマの垂直位置の制御性が低下する。異なるプラズマ電流ランプダウンレートの実現可能性は、RAPTORコア輸送ソルバを組み込んだ自動最適化フレームワークを適用することによって検証される。プラズマ電流とプラズマ伸長度の最適な時間発展が提案され、CREATE-NLコードを用いた垂直安定性研究から得られたプラズマ内部インダクタンスのIp依存上限値を満たすとともに、理想MHDモードを回避するためのq95の時間発展に関する制約を満たす。最も保守的なIpランプダウンレートであっても、シミュレーションではプラズマ端部近傍で負の電流密度が観測され、大きな抵抗性時間に起因する顕著な過渡的ダイナミクスを示している。