The paper presents ideal MHD stability calculations to show the effect of triangularity δ on the beta limit for plasmas of the NET/ITER type with ellipticity κ = 2 and aspect ratio A = 3.7. Two different types of beta optimizations have been made to clarify the influence of the equilibrium profiles. In the first set of optimizations, current profiles that are flat in the central region are prescribed and the pressure profile is optimized. The resulting pressure profiles are broad, and triangularity has only a weak influence on the beta limit. In the second set, more peaked pressure distributions are prescribed and the current profile is optimized. For peaked pressure profiles, triangularity has a clear, positive effect on the beta limit, and for δ ≥ 0.4 the peaked pressure profiles give about the same beta limit as the broad profiles. For cross-sections of small triangularity, peaking of the pressure profile is clearly unfavourable, and reasonably high beta values can be reached only if the current profile has strong gradients in the central region or if the central safety factor is significantly above unity. This is required for stability of Mercier and ballooning modes. The beta limit is found to be rather weakly dependent on the plasma current for safety factors at the plasma edge in the range of 2.2–5.
本論文は、楕円度κ = 2、アスペクト比A = 3.7のNET/ITER型プラズマにおけるベータ限界に対する三角形度δの影響を示す理想MHD計算を提示する。平衡プロファイルの影響を明確にするために、2種類のベータ最適化が行われた。第一の最適化群では、中心領域で平坦な電流プロファイルを指定し、圧力プロファイルを最適化した。得られた圧力プロファイルはブロードであり、三角形度はベータ限界に対して弱い影響しか及ぼさない。第二の群では、よりピークした圧力分布を指定し、電流プロファイルを最適化した。ピークした圧力プロファイルに対しては、三角形度はベータ限界に明確な正の効果を持ち、δ ≥ 0.4では、ピークした圧力プロファイルはブロードなプロファイルとほぼ同じベータ限界を与える。三角形度が小さい断面では、圧力プロファイルのピーキングは明らかに不利であり、十分に高いベータ値に到達できるのは、電流プロファイルが中心領域で強い勾配を持つ場合、または中心安全係数が1を有意に上回る場合のみである。これはメルシエモードとバルーニングモードの安定性に必要である。ベータ限界は、プラズマ端の安全係数が2.2–5の範囲において、プラズマ電流にかなり弱く依存することが見出された。