AbstractThe conceptual design of a poloidal field coil system and operation scenario for an inductively operated day-long pulsed tokamak (IDLT) reactor are discussed. Much attention is paid to the start-up and shut-down phase, because a shorter dwell time is preferable in the pulsed reactor. A plasma current ramp-up time of 100 s is achievable with a power supply of 1.4 GW. Including the current ramp-down time and recharging periods, it is found that a dwell time of 5–10 min is feasible for IDLT reactor operation. The average hysteresis loss of the central solenoid coil is about 5 kW during the current ramp-up phase, and is acceptable for the superconducting coils. Plasma performance is analyzed with a 1.5-dimensional transport code, where a Bohm type transport model is employed. It is found that ignition can be initiated with an auxiliary heating power of 40 MW with the H factor of approximately 2, and can be sustained for a helium recycling coefficient less than RHe = 0.99. For IDLT reference operation with RHe = 0.95 and peaking parameter Cv = 1.0, it is found that the helium accumulation fraction is 9.8%, the ratio of helium effective particle confinement time τp∗ to energy confinement time τE is 7.8, and the bootstrap current fraction is 40%. During the shut-down phase, the decrease in plasma density is slower than the decrease in fusion power, and an auxiliary heating power of 20 MW is required to avoid density-limit disruption.
誘導運転による日長パルストカマク（IDLT）炉のポロイダル磁場コイルシステムと運転シナリオの概念設計について議論する。パルス炉では短い待機時間が望ましいため、立ち上げ段階と停止段階に特に注意が払われる。1.4 GWの電源供給により、100秒のプラズマ電流立ち上げ時間が達成可能である。電流立ち下げ時間と再充電期間を含めると、IDLT炉の運転において5〜10分の待機時間が実現可能であることが見出された。中央ソレノイドコイルの平均ヒステリシス損失は、電流立ち上げ段階で約5 kWであり、超伝導コイルにとって許容可能である。プラズマ性能は1.5次元輸送コードを用いて解析され、そこではボーム型輸送モデルが採用されている。約2のH因子を持つ40 MWの補助加熱により、点火が開始可能であり、ヘリウム再循環係数がRHe = 0.99未満であれば点火が維持可能であることが見出された。RHe = 0.95およびピーキングパラメータCv = 1.0のIDLT基準運転では、ヘリウム蓄積割合は9.8%、ヘリウム実効閉じ込め時間τp∗とエネルギー閉じ込め時間τEの比は7.8、ブートストラップ電流割合は40%であることが見出された。停止段階では、プラズマ密度の減少は核融合出力の減少よりも遅く、密度限界によるディスラプションを回避するために20 MWの補助加熱が必要である。