Tokamak scenario development requires an understanding of the properties that determine the kinetic profiles in non-steady plasma phases and of the self-consistent evolution of the magnetic equilibrium. Current ramps are of particular interest since many transport-relevant parameters explore a large range of values and their impact on transport mechanisms has to be assessed. To this purpose, a novel full-discharge modelling tool has been developed, which couples the transport code ASTRA (Pereverzev et al 1991 IPP Report 5/42) and the free boundary equilibrium code SPIDER (Ivanov et al 2005 32nd EPS Conf. on Plasma Physics vol 29C (ECA) P-5.063 and http://epsppd.epfl.ch/Tarragona/pdf/P5_063.pdf), utilizing a specifically designed coupling scheme. The current ramp-up phase can be accurately and reliably simulated using this scheme, where a plasma shape, position and current controller is applied, which mimics the one of ASDEX Upgrade. Transport of energy is provided by theory-based models (e.g. TGLF (Staebler et al 2007 Phys. Plasmas14 055909)). A recipe based on edge-relevant parameters (Scott 2000 Phys. Plasmas7 1845) is proposed to resolve the low current phase of the current ramps, where the impact of the safety factor on micro-instabilities could make quasi-linear approaches questionable in the plasma outer region. Current ramp scenarios, selected from ASDEX Upgrade discharges, are then simulated to validate both the coupling with the free-boundary evolution and the prediction of profiles. Analysis of the underlying transport mechanisms is presented, to clarify the possible physics origin of the observed L-mode empirical energy confinement scaling. The role of toroidal micro-instabilities (ITG, TEM) and of non-linear effects is discussed.
トカマクシナリオ開発には、非定常プラズマ位相における運動論的プロファイルを決定する特性と、磁気平衡の自己無撞着な時間発展の理解が必要である。電流ランプは、多くの輸送関連パラメータが広範囲の値を探索し、輸送メカニズムへのそれらの影響を評価する必要があるため、特に重要である。この目的のために、輸送コードASTRA（Pereverzevら 1991 IPP Report 5/42）と自由境界平衡コードSPIDER（Ivanovら 2005 32nd EPS Conf. on Plasma Physics vol 29C (ECA) P-5.063およびhttp://epsppd.epfl.ch/Tarragona/pdf/P5_063.pdf）を結合する、新規の全放電モデリングツールが開発された。このスキームでは、ASDEX Upgradeのものを模倣したプラズマ形状・位置・電流コントローラが適用され、電流ランプアップ位相を正確かつ確実にシミュレーションすることができる。エネルギー輸送は、理論ベースのモデル（例：TGLF（Staeblerら 2007 Phys. Plasmas14 055909））によって提供される。電流ランプの低電流位相を解決するために、端部関連パラメータ（Scott 2000 Phys. Plasmas7 1845）に基づくレシピが提案されており、そこでは、安全係数が微不安定性に与える影響により、プラズマ外部領域において準線形アプローチが疑問視される可能性がある。ASDEX Upgradeの放電から選択された電流ランプシナリオをシミュレーションし、自由境界時間発展との結合とプロファイル予測の両方を検証する。観測されたLモード経験的エネルギー閉じ込めスケーリングの物理的起源を明らかにするために、基礎となる輸送メカニズムの解析が提示される。トロイダル微不安定性（ITG、TEM）と非線形効果の役割について議論される。