Designing a robust termination scenario for a burning ITER plasma is a challenge that requires extensive core plasma and divertor modelling. The presented work consists of coupled core/edge/SOL/divertor simulations, performed with the JINTRAC code, to study the Q = 10 flat-top phase and exit phase of the ITER 15 MA/5.3 T DT scenario. The modelling utilizes the recently implemented option to treat deuterium and tritium separately in the SOL/divertor, enabling a consistent treatment of deuterium and tritium in the whole plasma volume, which is a unique capability of JINTRAC. In addition, these are the first JINTRAC simulations of this scenario that use a first-principles transport model to self-consistently model the ECRH power deposition and to include tungsten while keeping track of tungsten sputtering and accumulation. The flat-top simulations demonstrate the possibility of sustaining a steady state fusion Q of 10 using pure deuterium gas puffs together with DT mixed pellets, which is an option to make a more effective use of tritium. Simulations of the exit phase are set up sequentially, with each phase providing initial conditions for the next, starting with a density decay at full current and auxiliary power, and demonstrate the possibility of reducing the density robustly within a few seconds. Following the density decay, a subsequent auxiliary power ramp-down in H-mode is performed with a late H–L transition at low auxiliary power, which may provide an option for the optimization of the plasma termination. The final ramp-down phase consists of a current ramp-down in L-mode to 3.75 MA.
燃焼中のITERプラズマに対するロバストな終了シナリオの設計は、広範なコアプラズマおよびダイバータモデリングを必要とする課題である。提示された研究は、JINTRACコードを用いたコア/エッジ/SOL/ダイバータの連成シミュレーションから構成され、ITER 15 MA/5.3 T DTシナリオのQ=10フラットトップ相および終了相を研究するものである。このモデリングは、SOL/ダイバータにおいて重水素とトリチウムを別々に扱うために最近実装されたオプションを利用しており、プラズマ全体の体積における重水素とトリチウムの一貫した取り扱いを可能にする。これはJINTRACの独自の能力である。さらに、これらはこのシナリオに対する最初のJINTRACシミュレーションであり、第一原理輸送モデルを用いてECRHパワー堆積を自己無撞着にモデル化し、タングステンのスパッタリングと蓄積を追跡しながらタングステンを込めるものである。フラットトップシミミュレーションは、純重水素ガスパフとDT混合ペレットを併用して定常状態の核融合Q=10を維持する可能性を示している。これはトリチウムをより効果的に利用するための選択肢である。終了相のシミュレーションは、各相が次の初期条件を提供するように順次設定され、全電流および補助パワーでの密度減衰から始まり、数秒以内に密度をロバストに低減できる可能性を示している。密度減衰に続いて、Hモードでのその後の補助パワーのランプダウンが、低補助パワーでの遅いH–L遷移とともに行われる。これはプラズマ終了の最適化のための選択肢を提供する可能性がある。最終ランプダウン相は、Lモードでの3.75 MAへの電流ランプダウンから構成される。