In JET-ILW, beam-target reactions contribute to a large fraction of the fusion power generated in deuterium–tritium (D–T) plasmas, with core ion temperatures of 10–12 keV and large neutral-beam injection (NBI) power. Previous modelling done in preparation for the recent D–T campaigns in JET have shown that injecting D beam ions with energies of ∼120 keV in T–rich plasmas produces larger 14 MeV fusion yield than in 50:50 D:T plasmas, but such scenario had never been tested in past D–T experiments. In addition, the simulations showed that fundamental ion cyclotron resonance heating (ICRH) of the D ions can significantly boost the net fusion reactivity, since both the D-bulk ions and the fast D-beam ions are accelerated to energy ranges that are optimal for the D–T reactions to take place. In the last JET D–T campaigns (DTE2 and DTE3), dedicated experiments confirmed—for the first time—the improved fusion performance of T-rich plasmas with high D-NBI power and highlighted the key impact of fundamental D ICRH on the fusion performance. This new scenario led to the world-wide D–T fusion energy record ever achieved in a fusion device and allowed to sustain more than 12 MW of fusion power averaged over 5 s. The main results of these unprecedented experiments will be presented and the NBI + ICRF physics responsible for the high fusion performance achieved will be highlighted through numerical modelling.
JET-ILWでは、ビーム-ターゲット反応は、コアイオン温度が10–12 keVで、大きな中性粒子ビーム入射(NBI)出力を有する重水素–トリチウム(D–T)プラズマで生成される核融合出力の大部分に寄与する。JETにおける最近のD–Tキャンペーンに備えて行われたこれまでのモデリングは、Tリッチプラズマ中にエネルギー約120 keVのDビームイオンを入射すると、50:50 D:Tプラズマよりも大きな14 MeV核融合収量が得られることを示しているが、そのようなシナリオは過去のD–T実験で試験されたことはなかった。さらに、シミュレーションは、Dバルクイオンと高速Dビームイオンの両方がD–T反応が起こるのに最適なエネルギー範囲に加速されるため、Dイオンの基本波イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)が正味の核融合反応性を大幅に高め得ることを示した。最後のJET D–Tキャンペーン(DTE2およびDTE3)では、専用実験により、高いD-NBI出力を有するTリッチプラズマの核融合性能の向上が初めて確認され、基本波D ICRHが核融合性能に与える重要な影響が強調された。この新しいシナリオは、核融合装置でこれまでに達成された世界記録となるD–T核融合エネルギーをもたらし、5秒間にわたって平均12 MWを超える核融合出力を維持することを可能にした。これらの前例のない実験の主な結果が発表され、達成された高い核融合性能の原因となるNBI + ICRF物理が数値モデリングを通じて強調される。