Steady state scenarios envisaged for ITER aim at optimizing the bootstrap current, while maintaining sufficient confinement and stability to provide the necessary fusion yield. Non-inductive scenarios will need to operate with internal transport barriers (ITBs) in order to reach adequate fusion gain at typical currents of 9 MA. However, the large pressure gradients associated with ITBs in regions of weak or negative magnetic shear can be conducive to ideal MHD instabilities, reducing the no-wall limit. The E × B flow shear from toroidal plasma rotation is expected to be low in ITER, with a major role in the ITB dynamics being played by magnetic geometry. Combinations of heating and current drive (H/CD) sources that sustain reversed magnetic shear profiles throughout the discharge are the focus of this work. Time-dependent transport simulations indicate that a combination of electron cyclotron (EC) and lower hybrid (LH) waves is a promising route towards steady state operation in ITER. The LH forms and sustains expanded barriers and the EC deposition at mid-radius freezes the bootstrap current profile stabilizing the barrier and leading to confinement levels 50% higher than typical H-mode energy confinement times. Using LH spectra with spectrum centred on parallel refractive index of 1.75–1.85, the performance of these plasma scenarios is close to the ITER target of 9 MA non-inductive current, global confinement gain H98 = 1.6 and fusion gain Q = 5.
ITERで想定される定常状態シナリオは、必要な核融合収量を提供するために十分な閉じ込めと安定性を維持しながら、ブートストラップ電流を最適化することを目的としている。非誘導シナリオは、典型的な9 MAの電流で十分な核融合利得を達成するために、内部輸送障壁（ITB）を伴って動作する必要がある。しかし、弱いまたは負の磁気シア領域におけるITBに伴う大きな圧力勾配は、理想MHD不安定性を促進し、無壁限界を低下させる可能性がある。トロイダル回転によるE×BフローシアはITERでは低いと予想され、ITBダイナミクスにおいて主要な役割を果たすのは磁気幾何学形状である。本作業の焦点は、放電全体を通じて逆磁気シアプロファイルを維持する加熱および電流駆動（H/CD）源の組み合わせである。時間依存輸送シミュレーションは、電子サイクロトロン（EC）波と低域混成（LH）波の組み合わせが、ITERにおける定常状態運転への有望な経路であることを示している。LHは拡張された障壁を形成・維持し、中半径でのEC堆積はブートストラップ電流プロファイルを固定化して障壁を安定化させ、典型的なHモードエネルギー閉じ込め時間よりも50%高い閉じ込めレベルをもたらす。1.75〜1.85の平行屈折率を中心としたLHスペクトルを用いることで、これらのプラズマシナリオの性能は、ITERの目標である9 MAの非誘導電流、全球閉じ込め利得H98 = 1.6、核融合利得Q = 5に近づく。