The development of efficient and deep fueling techniques is of great significance for meeting the demands of future fusion devices to enhance the burning rate while reducing the tritium breeding ratio. The compact torus (CT) system, based on the principle of pulsed electromagnetic acceleration, can achieve extremely high injection velocities over a remarkably short time and distance. It is therefore considered a highly promising method for central fueling in fusion reactors. Recently, central fueling has been successfully achieved for the first time on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) via this method with the fueling penetration reaching a normalized poloidal flux radius of (Ye et al 2025 Nucl. Fusion65 084002). However, research on simulating the travel trajectory of CT plasma in EAST and optimizing the injection parameters remains inadequate. This study will further optimize the trajectory-tracking model by refining the representation of the Magnetohydrodynamic drag (), where the constant term is replaced with a position-dependent function in order to improve consistency between the model and actual physical conditions. Based on this improvement, the effects of various parameters on the fueling penetration depth was investigated. The results indicate that the penetration depth increases proportionally with injection speed, CT density and CT magnetic field strength, yet decreases with plasma density in EAST. This trend consistent with qualitative expectations, verifying the model’s qualitative rationality to a certain extent. The optimal injection angles for various injection positions are further clarified through the simulations. Based on the aforementioned model, a key highlight of this study is the detailed simulation of the EAST-CTI upgrade, which targets an injection depth of 0.7, the device objective of the device with core parameters including injection position, angle, CT plasma velocity and density. This work may offer some insights for the future upgrade and modification of the CT injection system in EAST.
効率的かつ深い燃料供給技術の開発は、将来の核融合装置における燃焼率を向上させつつトリチウム増殖比を低減するという要求を満たす上で、非常に重要である。コンパクトトーラス（CT）システムは、パルス電磁加速の原理に基づき、極めて短い時間と距離で非常に高い注入速度を達成できる。そのため、核融合炉における中心燃料供給のための極めて有望な方法と考えられている。最近、この方法により、実験型先進超伝導トカマク（EAST）において中心燃料供給が初めて達成され、燃料供給の浸透は規格化ポロイダル磁束半径（ ）に達した（Ye et al 2025 Nucl. Fusion65 084002）。しかしながら、EAST内におけるCTプラズマの移動軌道のシミュレーションと注入パラメータの最適化に関する研究は、依然として不十分である。本研究では、電磁流体力学抗力（ ）の表現を改良することにより軌道追跡モデルをさらに最適化する。そこでは、定数項が位置依存関数に置き換えられ、モデルと実際の物理条件との整合性を向上させる。この改良に基づき、様々なパラメータが燃料供給の浸透深さに及ぼす影響が調査された。結果は、浸透深さが注入速度、CT密度、CT磁場強度に比例して増加する一方、EASTのプラズマ密度とともに減少することを示している。この傾向は定性的な予想と一致しており、モデルの定性的合理性をある程度検証するものである。また、様々な注入位置に対する最適な注入角度が、シミュレーションを通じてさらに明らかにされた。前述のモデルに基づき、本研究の重要なハイライトは、注入位置、角度、CTプラズマ速度、密度などの主要パラメータを含む、装置の目標値である注入深さ0.7を標的としたEAST-CTIアップグレードの詳細なシミュレーションである。この研究は、EASTにおけるCT入射システムの将来のアップグレードおよび改良に何らかの知見を提供する可能性がある。