Future fusion reactors require high normalized beta () operation to achieve economically attractive power density. High- operation is also a key objective for the HL-3 tokamak. Designing a stable and robust operational scenario prior to experiments is therefore essential for the successful execution of high- campaigns. This study presents the design of an H-mode scenario with for HL-3 at a plasma current of MA and a toroidal magnetic field of T. A multi-level integrated modeling approach is employed, progressing from macroscopic parameter determination and zero-dimensional (0-D) scans to 1.5-dimensional dynamic scenario construction. Using the OMFIT framework, modules including EFIT, ONETWO, TORAY, TGYRO, and EPED1-NN are coupled to obtain self-consistent plasma equilibria and radial profiles. Two heating schemes are considered: pure neutral beam injection (NBI, MW) and NBI combined with electron cyclotron resonance heating (ECRH, MW + MW). Both scenarios achieve , with a plasma stored energy of approximately MJ and a confinement factor . A complete discharge waveform is developed, covering null-field breakdown, current ramp-up, and flat-top phases. Divertor heat flux analysis using SOLPS-ITER indicates that without impurity seeding, the heat load on the lower divertor target exceeds the material limit ( MW m); neon seeding at s can reduce the peak heat flux to below MW m, approaching detachment conditions. Magnetohydrodynamic (MHD) stability analysis confirms resilience to vertical displacement events (VDEs), resistive wall modes (RWMs), and neoclassical tearing modes (NTMs), though edge localized modes (ELMs) are expected due to peeling–ballooning (P–B) instability, requiring active mitigation. This work provides a physics foundation and engineering roadmap for high- experiments on HL-3.
将来の核融合炉では、経済的に魅力的な出力密度を達成するために高い規格化ベータ（）運転が要求される。高い運転はHL-3トカマクにとっても主要な目標である。したがって、実験に先立って安定かつロバストな運転シナリオを設計することは、高いキャンペーンを成功裏に遂行するために不可欠である。本研究では、プラズマ電流 MA、トロイダル磁場 TにおけるHL-3のための のHモードシナリオの設計を提示する。マクロなパラメータ決定と零次元（0-D）スキャンから1.5次元動的シナリオ構築へと進む、多レベル統合モデリング手法を採用する。OMFITフレームワークを用いて、EFIT、ONETWO、TORAY、TGYRO、EPED1-NNを含むモジュールを結合し、自己無撞着なプラズマ平衡と動径プロファイルを得る。2つの加熱方式を検討する：純中性粒子ビーム入射（NBI、 MW）と、NBIに電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH、 MW + MW）を組み合わせた方式である。両シナリオとも を達成し、プラズマ蓄積エネルギーは約 MJ、閉じ込め係数は である。ヌル磁場 breakdown、電流立ち上げ、フラットトップ位相をカバーする完全な放電波形を開発する。SOLPS-ITERを用いたダイバータ熱流束解析は、不純物シーディングなしでは下部ダイバータターゲットへの熱負荷が材料限界（ MW m）を超えることを示し、 sでのネオンシーディングによりピーク熱流束を MW m未満に低減でき、剥離条件に近づくことを示す。磁気流体力学（MHD）安定性解析は、垂直変位事象（VDE）、抵抗性壁モード（RWM）、新古典テアリングモード（NTM）に対する耐性を確認するが、ペデスタル剥離–バルーニング（P–B）不安定性により周辺局在モード（ELM）が予想され、能動的な緩和が必要である。本研究は、HL-3における高い実験のための物理的基盤と工学的ロードマップを提供する。