ECH-assisted start-up using trapped particle configuration (TPC) is firstly studied in a superconducting, conventional tokamak, KSTAR. First, improved and efficient start-up using TPC than conventional field null configuration (FNC) is achieved by enhanced pre-ionization plasma quality. TPC shows the broader operation window in terms of the poloidal field quality and the deuterium prefill pressure than that of FNC. Surprisingly the particle trapping enhances the plasma start-up performance even with much lower particle trapping ratio than that of spherical torus. Reliability of TPC with low trapping ratio is investigated by 0D plasma evolution code, TECHP0D. Second, the characteristics of TPC start-up are explored with experiments and modellings. Two kind of start-up failure conditions are identified by the magnetic pitch and prefill pressure scan experiments: (i) low ionization rate; and (ii) low density condition. These experimental observation has consistency with TECHP0D modeling result. Finally, reliable ITER-relevant low toroidal electric field start-up using TPC is achieved with drastically improved success rate of start-up in KSTAR. In this experiments, validity of the ITER-like toroidally inclined ECH/ECCD injection is also expected. Time dependent ITER start-up scenario using TPC is proposed and the superiority of it than FNC is discussed.
ECH支援立ち上げを捕捉粒子配位(TPC)を用いて行うことが、超伝導・通常型トカマクKSTARにおいて初めて研究された。まず、従来の磁場零配位(FNC)よりもTPCを用いた改善され効率的な立ち上げが、強化された予備電離プラズマ品質によって達成された。TPCは、ポロイダル磁場品質と重水素プレフィル圧力に関して、FNCよりも広い運転ウィンドウを示す。驚くべきことに、粒子捕捉は、球状トーラスよりもはるかに低い粒子捕捉率であっても、プラズマ立ち上げ性能を向上させる。低捕捉率でのTPCの信頼性は、0Dプラズマ進化コードTECHP0Dによって調査された。第二に、TPC立ち上げの特性が実験とモデリングによって探求された。磁気ピッチとプレフィル圧力走査実験により、2種類の立ち上げ失敗条件が特定された：(i) 低電離率、(ii) 低密度条件。これらの実験的観測は、TECHP0Dモデリング結果と整合性がある。最後に、TPCを用いた信頼性の高いITER関連の低トロイダル電場立ち上げが、KSTARにおける立ち上げ成功率の大幅な向上とともに達成された。これらの実験では、ITER類似のトロイダル方向に傾斜したECH/ECCD入射の有効性も期待される。TPCを用いた時間依存ITER立ち上げシナリオが提案され、FNCに対するその優位性が議論される。