A full tokamak discharge simulator has been developed by combining a free-boundary equilibrium evolution code, DINA-CH, and an advanced transport modelling code, CRONOS. The combined tokamak discharge simulator provides a full simulation of a whole tokamak discharge, including non-linear coupling effects between the evolution of the free-boundary plasma equilibrium and transport. The free-boundary plasma equilibrium evolution is self-consistently calculated with the plasma current diffusion, in response to currents flowing in the PF coils and the surrounding conducting system. The heat and current source profiles calculated taking the free-boundary plasma equilibrium are used for the plasma transport. The constraints in operating a tokamak, such as the PF coil current and voltage limits, are taken into account. The potential of the combined tokamak discharge simulator is demonstrated by simulating whole operation phases of the inductive 15 MA ELMy H-mode ITER scenario 2. Issues related to ITER operation, such as respecting the coil current limit, vertical instability and poloidal flux consumption, are investigated. ITER hybrid mode operation is studied focusing on the capability of operating the plasma with a stationary flat safety factor profile.
完全なトカマク放電シミュレータが、自由境界平衡発展コードDINA-CHと先進輸送モデリングコードCRONOSを組み合わせることにより開発された。この統合トカマク放電シミュレータは、自由境界プラズマ平衡の時間発展と輸送の間の非線形結合効果を含む、トカマク放電全体の完全なシミュレーションを提供する。自由境界プラズマ平衡の時間発展は、ポロイダル磁場コイルおよび周囲の導体構造に流れる電流に応答したプラズマ電流拡散とともに自己無撞着に計算される。自由境界プラズマ平衡を考慮して計算された熱源および粒子源分布は、プラズマ輸送の計算に使用される。トカマク運転における制約条件、例えばポロイダル磁場コイル電流および電圧の制限値も考慮される。この統合トカマク放電シミュレータの有用性は、誘導運転による15 MA ELMy HモードITERシナリオ2の全運転フェーズのシミュレーションを通じて実証される。ITER運転に関連する課題、例えばコイル電流制限の遵守、垂直不安定性、ポロイダル磁束消費などが調査される。さらに、ITERハイブリッド運転モードについて、定常的な平坦な安全係数分布を有するプラズマの運転能力に焦点を当てて研究が行われる。