A new procedure to predict achievable fusion gain in a sub-ignition fusion reactor is proposed. This procedure uses the direct profile extrapolation (DPE) method based on the gyro-Bohm model. The DPE method has been developed to predict the radial profiles in a fusion reactor sustained without auxiliary heating (i.e., in the self-ignition state) from the experimental data. To evaluate the fusion gain in a fusion reactor sustained with auxiliary heating (i.e., in the sub-ignition state), the DPE method is modified to include the influence of the auxiliary heating. The beta scale factor from experiment to reactor is assumed to be 1. Under this assumption, it becomes reasonable to apply the magnetohydrodynamic (MHD) equilibrium (which is calculated to reproduce the experimental data) to the reactor. At the same time, the MHD stability of the reactor plasma is also guaranteed to a certain extent since that beta was already proven in the experiment. The fusion gain in the helical type nuclear test machine FFHR-c1 has been evaluated using this modified DPE method. FFHR-c1 is basically a large duplication of the Large Helical Device (LHD) with a scale factor of 10/3, which corresponds to the major radius of the helical coils of 13.0 m and the plasma volume of ∼1000 m3. Two options with different magnetic field strengths are considered. The fusion gain in FFHR-c1 extrapolated from a set of radial profile data obtained in LHD ranges from 1 to 7, depending on the profiles used together with the assumptions of the magnetic field strength and the alpha heating efficiency.
準点火核融合炉における達成可能な核融合利得を予測する新しい手法を提案する。本手法は、ジャイロボームモデルに基づく直接プロファイル外挿（DPE）法を用いる。DPE法は、実験データから補助加熱なしで維持される核融合炉（すなわち自己点火状態）における動径プロファイルを予測するために開発されたものである。補助加熱を用いて維持される核融合炉（すなわち準点火状態）における核融合利得を評価するために、DPE法を補助加熱の影響を考慮するよう修正した。実験から炉へのベータ値のスケール因子は1と仮定する。この仮定の下では、実験データを再現するように計算された磁気流体力学（MHD）平衡を炉に適用することが妥当となる。同時に、そのベータ値は実験ですでに実証されているため、炉プラズマのMHD安定性もある程度保証される。本修正DPE法を用いて、ヘリカル型核融合試験機FFHR-c1における核融合利得を評価した。FFHR-c1は基本的に大型ヘリカル装置（LHD）をスケール因子10/3で拡大したものであり、これはヘリカルコイルの主半径13.0 m、プラズマ体積約1000 m³に相当する。異なる磁場強度を持つ2つのオプションを検討した。LHDで得られた一連の動径プロファイルデータから外挿したFFHR-c1の核融合利得は、使用するプロファイルと、磁場強度およびアルファ粒子加熱効率の仮定に応じて、1から7の範囲となる。