Within the ITPA Topical Group on Energetic Particles, we have investigated the impact that various mechanisms breaking the tokamak axisymmetry can have on the fusion alpha particle confinement in ITER as well as on the wall power loads due to these alphas. In addition to the well-known TF ripple, the 3D effect due to ferromagnetic materials (in ferritic inserts and test blanket modules) and ELM mitigation coils are included in these mechanisms. ITER scenario 4 was chosen since, due to its lower plasma current, it is more vulnerable for various off-normal features. First, the validity of using a 2D equilibrium was investigated: a 3D equilibrium was reconstructed using the VMEC code, and it was verified that no 3D equilibrium reconstruction is needed but it is sufficient to add the vacuum field perturbations onto an axisymmetric equilibrium. Then the alpha particle confinement was studied using three independent codes, ASCOT, DELTA5D and F3D OFMC, all of which assume MHD quiescent background plasma and no anomalous diffusion. All the codes gave a loss power fraction of about 0.2%. The distribution of the peak power load was found to depend on the first wall shape. We also made the first attempt to accommodate the effect of fast-ion-related MHD on the wall loads in ITER using the HMGC and ASCOT codes. The power flux to the wall was found to increase due to the redistribution of fast ions by the MHD activity. Furthermore, the effect of the ELM mitigation field on the fast-ion confinement was addressed by simulating NBI ions with the F3D OFMC code. The loss power fraction of NBI ions was found to increase from 0.3% without the ELM mitigation field to 4–5% with the ELM mitigation field.
ITERPAトピカルグループの高エネルギー粒子部門において、我々はトカマクの軸対称性を破る様々なメカニズムが、ITERにおける核融合アルファ粒子閉じ込めおよびこれらのアルファ粒子による壁への電力負荷に与えうる影響を調査した。よく知られたTFリップルに加えて、強磁性材料（フェライト挿入物およびテストブランケットモジュール内）による3D効果およびELM緩和コイルがこれらのメカニズムに含まれる。ITERシナリオ4が選択された。なぜなら、その低いプラズマ電流により、様々な非標準的な事象に対してより脆弱であるためである。まず、2D平衡を用いることの妥当性が調査された：3D平衡がVMECコードを用いて再構築され、3D平衡再構築は不要であり、軸対称平衡に真空場摂動を加えることで十分であることが検証された。次に、アルファ粒子閉じ込めが3つのコード、ASCOT、DELTA5DおよびF3D OFMCを用いて研究されたが、これらはすべてMHD静的バックグラウンドプラズマと異常拡散なしを仮定している。すべてのコードは約0.2%の損失電力割合を与えた。ピーク電力負荷の分布は第一壁形状に依存することが見出された。我々はまた、ITERにおける壁への高速粒子関連MHDの影響を考慮する最初の試みを、HMGCおよびASCOTコードを用いて行った。MHD活動による高速粒子の再分布により、壁への電力フラックスが増加することが見出された。さらに、ELM緩和場が高速粒子閉じ込めに与える影響が、F3D OFMCコードを用いてNBIイオンをシミュレーションすることにより検討された。NBIイオンの損失電力割合は、ELM緩和場なしの0.3%から、ELM緩和場ありの4〜5%へ増加することが見出された。