The paper presents the results of 1.5-dimensional simulations of density profiles and pellet fuelling for the ITER baseline scenario performed with the ASTRA and JETTO transport codes by the ITER Scenario Modelling working group within the European Task Force on Integrated Tokamak Modelling. The first part of the paper describes the physics of the problem and how it is implemented in the different codes available to the working group. The second part presents the results of the simulations. Results obtained with the GLF23 physics based transport model and a simplified description of the pellet particle source are described alongside results obtained with the simpler Bohm/gyro-Bohm semi-empirical transport model and a more sophisticated pellet ablation/deposition code providing a completely self-consistent description of the pellet source. A parametric study has been performed to assess the effect of varying parameters independently, the values of which in ITER are either uncertain or not easily controllable (such as particle diffusivity, edge stability, wall recycling and boundary conditions), on the target plasma density, temperature, Q and pellet frequency required to achieve a certain degree of density control. To this end the edge particle diffusivity was increased by a factor of three, the pedestal normalized critical pressure gradient for ballooning stability was decreased by 20%, the boundary conditions on density and temperature were modified by 30–40% and the wall recycling particle source was increased from zero to 20% of the particle outflux. The results show that variations in the order of 15% for density and temperature, 40% for Q and 100% for the pellet frequency can be expected. Open problems and modelling needs are also discussed in the paper.
本論文は、欧州統合トカマクモデリングタスクフォース内のITERシナリオモデリングワーキンググループが、ASTRAおよびJETTO輸送コードを用いて実施した、ITERベースラインシナリオにおける1.5次元シミュレーションによる密度分布とペレット入射の結果を示すものである。論文の前半では、問題の物理と、ワーキンググループが利用可能な各種コードにおけるその実装方法について述べる。後半では、シミュレーション結果を示す。GLF23物理ベース輸送モデルと簡略化されたペレット粒子源記述を用いて得られた結果に加えて、より単純なボーム/ジャイロボーム半経験的輸送モデルと、ペレット源を完全に自己無撞着に記述するより洗練されたペレットアブレーション/堆積コードを用いて得られた結果についても述べる。さらに、ITERにおいて値が不確実または容易に制御できないパラメータ（粒子拡散係数、周辺部安定性、壁リサイクリング、境界条件など）を独立に変化させた場合の影響を評価するパラメトリック研究を実施した。具体的には、周辺部粒子拡散係数を3倍に増加させ、バルーニング安定性に対するペデスタルの規格化臨界圧力勾配を20%減少させ、密度と温度の境界条件を30〜40%変更し、壁リサイクリング粒子源を粒子流出量の0%から20%まで増加させた。その結果、密度と温度については約15%、Qについては約40%、ペレット入射周波数については約100%の変動が生じ得ることが示された。また、今後の課題とモデリングの必要性についても議論する。