Plasma fuelling and density control are an open issue regarding EU DEMO studies and solutions may be different from present day experiments. The present paper addresses through JINTRAC core transport code simulations the feasibility of different fuelling methods such as gas puff and pellet injection and the influence of neoclassical and anomalous inward pinch in the edge transport barrier in order to achieve and control the target DEMO density. Given the expected high fusion power production, He accumulation in the plasma core is a critical issue, and an estimation of the influence of impurities (He, Ar, and W) on core fuelling and plasma dilution is given together with a discussion on D–T core balance. The DEMO reference scenario investigated in this work is characterized by a peaked density profile, which requires a careful core fuelling. Due to the large pedestal temperature gradient, gas puff may not be a feasible option for core density control, unless assuming a large anomalous inward pinch in the edge transport barrier of more than ~2 m s−1. Pellet injection from the high field side of the torus, on the contrary, may represent a viable solution for core fuelling and D–T ratio control. The effect of pellet mass, speed, and injection geometry is also discussed in the present paper. Regardless, core fuelling efficiency with pellet injection is almost entirely determined by the presence of E × B drift.
プラズマ燃料供給と密度制御は、EU DEMO研究における未解決の課題であり、その解決策は現在の実験装置とは異なる可能性がある。本論文では、JINTRACコア輸送シミュレーションを用いて、ガス入射やペレット入射などの異なる燃料供給方法の実現可能性と、エッジ輸送障壁における新古典的および異常な内向きピンチの影響を検討し、DEMOの目標密度を達成・制御することを目的とする。高い核融合出力が期待されることから、プラズマコアにおけるヘリウム蓄積は重要な課題であり、コア燃料供給とプラズマ希釈に対する不純物（He、Ar、W）の影響の評価に加え、D-Tコアバランスに関する議論も行う。本研究で検討するDEMO参照シナリオは、ピーク状の密度分布を特徴としており、慎重なコア燃料供給が必要である。ペデスタル温度勾配が大きいため、エッジ輸送障壁において約2 m s⁻¹以上の大きな異常内向きピンチを仮定しない限り、ガス入射はコア密度制御の手段として実現可能ではない可能性がある。一方、トーラスの高磁場側からのペレット入射は、コア燃料供給とD-T比制御の実現可能な解決策となり得る。ペレット質量、速度、入射ジオメトリの影響についても本論文で議論する。いずれにせよ、ペレット入射による燃料供給効率は、E×Bドリフトの存在によってほぼ決定される。