AbstractThe importance of improvements of plasma behaviour (its energy confinement time, purity, etc) to fusion research is investigated for the ITER-grade plasmas, and the influence of such improvements on the experimental reactor, intended for physics experiments on burning plasma and nuclear testing, is analysed. Improved energy confinement times allow the given objectives to be attained in a smaller device and thus at a lower cost; the required physics extrapolation is less, so that more accurate prediction is possible; and the technological requirements are less demanding, which may be essential for the feasibility and realization of the device. Constraints are chosen for continuous operation with noninductive current drive of the full plasma current. By introducing a factor h representing the enhancement of the energy confinement time over that of the L-mode scaling, the impact made, in terms of the plasma size, power amplification factor Q, fusion power generation, and divetor heat load, can be quantified as a function of h. Also evaluated is the h-dependence of the divergence of present predictions on the necessary plasma size of next-step devices. Quantification of the effects of improving plasma purity and current-drive efficiency is also discussed. It is shown that improved confinement has a strong and favourable influence on these aspects.
ITER級プラズマを対象とした核融合研究において、プラズマ挙動の改善（そのエネルギー閉じ込め時間、純度など）の重要性を調査し、燃焼プラズマおよび核試験を目的とした実験用原子炉に対するそのような改善の影響を分析する。エネルギー閉じ込め時間の改善により、所定の目標をより小型の装置で達成でき、したがってより低コストで実現できる。必要な物理外挿が小さくなるため、より正確な予測が可能となり、技術的要件も緩和されるが、これは装置の実現可能性と実用化にとって本質的に重要となり得る。全プラズマ電流の非誘導電流駆動による連続運転に対して制約条件が設定される。Lモードスケーリングに対するエネルギー閉じ込め時間の向上率を表す因子hを導入することにより、プラズマサイズ、出力増倍率Q、核融合出力、ダイバータ熱負荷の観点からその影響をhの関数として定量化できる。また、次世代装置の必要サイズに関する現在の予測のばらつきのh依存性も評価する。プラズマ純度の向上と電流駆動効率の改善の効果の定量化についても議論する。改善された閉じ込めがこれらの側面に強く有利な影響を与えることが示される。