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Predict-first integrated modeling of WEST long pulse operation with combined ECRH/ECCD and LHCD

T. Fonghetti, P. Manas, R. Dumont, J.-F. Artaud, C. Bourdelle, F.J. Casson, J. Cazabonne, R. Coelho, N. Cummings, L. Delpech2026年6月Nuclear FusionIF 3出版社

The WEST tokamak operates long pulses up to 1337 s in a full-tungsten (W) environment, anticipating challenges of next-generation fusion devices. Recent predict-first long pulse experiments, conducted based on High-Fidelity Plasma Simulator (HFPS) simulations, culminated in a new record pulse and validated the modeling framework. In an electron-heated, via the Lower-Hybrid Current-Drive (LHCD), fully non-inductive regime with W impurities, overall performance in terms of triple product remains limited, and off-axis current drive can trigger core q-profile reversal, degrading MHD stability. The new 3 MW/1000 s Electron Cyclotron Resonance Heating and Current-drive (ECRH/ECCD) system under integration offers localized heating and current drive to mitigate these limits. In the present paper, building on the validation of the HFPS, a predict-first exercise is performed to prepare WEST long pulse operation with additional ECRH/ECCD. Simulations indicate that applying on-axis ECCD to an LHCD-heated plasma enhances the stored energy content by 10%, improves the plasma core stability, and provides similar levels of non-inductive current than LHCD alone. Moreover, ECCD modifies the LHCD deposition location, offering significant q-profile tailoring capabilities. Off-axis ECCD operation provides access to advanced scenarios: raising the central q above 2 or suppressing turbulence sufficiently to trigger internal transport barriers when combined with strong core heating, yet with increased risk to core tearing instability. These results outline strategies for combined LHCD/ECRH/ECCD operation in WEST and stress the importance of the ECCD launching angle optimization for performance and stability.

日本語訳

WESTトカマクは、次世代核融合装置の課題を見据え、全タングステン(W)環境で最大1337秒の長時間パルスを運転する。近年の、High-Fidelity Plasma Simulator (HFPS)シミュレーションに基づいて実施された予測優先の長時間パルス実験は、新記録となるパルスに到達し、モデリング枠組みを検証した。低域混成波電流駆動(LHCD)による電子加熱の、W不純物を含む完全非誘導領域では、三重積の観点での全体的性能は限定的なままであり、オフ軸電流駆動はコアのq分布反転を引き起こし、MHD安定性を劣化させ得る。統合中の新型3 MW/1000 s電子サイクロ

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Electron cyclotron heatingLower hybrid current driveElectron cyclotron current driveWEST

AIによる論文要約

WESTの長時間パルス運転におけるECRH/ECCDとLHCDを組み合わせた予測先行統合モデリング
JA核融合プラズマ物理の研究者や大学院生。特にトカマク運転制御や電流駆動に興味がある方。#WEST #ECRH #LHCD #核融合 #プラズマ制御
LLM向け: {"Title": "Predict-first integrated modeling of WEST long pulse operation with c…

WESTトカマクでは、長時間パルス運転(最大1337秒)が行われており、次世代核融合炉の課題を先取りしています。本研究では、高忠実度プラズマシミュレータ(HFPS)による予測先行モデリングを用いて、LHCDによる非誘導電流駆動に加え、新たに設置されたECRH/ECCDシステム(3MW/1000秒)の効果を評価しました。シミュレーションの結果、中心部へのECCD印加により蓄積エネルギーが10%向上し、プラズマ中心の安定性が改善されることが分かりました。また、ECCDはLHCDの電流分布を変化させ、qプロファイルの制御が可能となります。一方、中心から離れた位置へのECCDは、先進的なシナリオ(中心q>2や内部輸送障壁の形成)を可能にする一方、ティアリング不安定性のリスクも増大させます。これらの結果は、WESTにおけるLHCD/ECRH/ECCDの複合運転戦略を示し、性能と安定性のためのECCD発射角度最適化の重要性を強調しています。

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