This paper presents simulations of alpha-particle transport in ITER driven by static 3D magnetic field perturbations in the high-performance baseline scenario, specifically resonant magnetic perturbations arising from edge-localized mode (ELM) control coils, combined with toroidal field ripple and effects from ferromagnetic materials. We employ the Lorentz-Orbit Code for Use in Stellarators and Tokamaks (LOCUST), which tracks fast-ion orbits under the Lorentz force and Monte Carlo collisions with the bulk plasma, taking into account the detailed geometry of ITER plasma-facing components. LOCUST uses GPU cards to enable the high-resolution modelling required to accurately resolve power fluxes across surfaces with complex morphologies, including unprotected cooling pipes beneath the dome divertor, and the generation of reliable synthetic diagnostics for the ITER Fast Ion Loss Detector (FILD) to support its design. The simulations include a range of ELM control coil current profiles with toroidal mode number n = 3. The results indicate that the total alpha-particle energy lost has a negligible impact on plasma performance, remaining below 1% of the alpha energy produced in D–T reactions. Furthermore, the power flux density on the divertor structures and the first wall remains well below design limits and is comparable to thermal and radiative loads. The simulated alpha flux on the FILD scintillator plate is well above the noise threshold and can be significantly higher than conservative estimates.
本論文は、高性能ベースラインシナリオにおける静的3次元磁場摂動、具体的にはエッジ局在モード（ELM）制御コイルに起因する共鳴磁場摂動と、トロイダル場リップルおよび強磁性材料からの影響を組み合わせたものによって駆動される、ITERにおけるアルファ粒子輸送のシミュレーションを提示する。我々は、ステラレータおよびトカマク用ローレンツ軌道コード（LOCUST）を採用する。これは、ローレンツ力およびバルクプラズマとのモンテカルロ衝突の下で高速イオン軌道を追跡し、ITERのプラズマ対向機器の詳細な形状を考慮するものである。LOCUSTはGPUカードを使用して、複雑な形態を持つ表面、特にダイバータドーム下の無防護冷却管を含む表面全体にわたる電力束を正確に分解し、ITER高速イオン損失検出器（FILD）の設計を支援するための信頼性の高い合成診断を生成するために必要な高分解能モデリングを可能にする。シミュレーションには、トロイダルモード数n = 3を持つ一連のELM制御コイル電流プロファイルが含まれる。結果は、アルファ粒子の総エネルギー損失がプラズマ性能に及ぼす影響は無視できる程度であり、D–T反応で生成されるアルファエネルギー全体の1%未満に留まることを示している。さらに、ダイバータ構造および第一壁における電力束密度は設計限界を十分に下回り、熱負荷および放射負荷に匹敵する。FILDシンチレータ板上のシミュレートされたアルファ束は、ノイズ閾値を十分に上回り、控えめな推定値よりも有意に高くなり得る。