Minimization of the external heating power to access self-ignition is advantageous to increase the reactor design flexibility and to reduce the capital and operating costs of the plasma heating device in a helical reactor. In this work we have discovered that a larger density limit leads to a smaller value of the required confinement enhancement factor, a lower density limit margin reduces the external heating power and over 300 s of the fusion power rise-up time makes it possible to reach a minimized heating power. While the fusion power rise-up time in a tokamak is limited by the OH transformer flux or the current drive capability, any fusion power rise-up time can be employed in a helical reactor for reducing the thermal stresses of the blanket and shields, because the confinement field is generated by the external helical coils.
外部加熱パワーを最小化して自己点火に到達することは、ヘリカル型炉におけるプラズマ加熱装置の設計柔軟性を高め、資本コストと運転コストを低減する上で有利である。本研究では、密度限界が大きくなると、必要な閉じ込め改善係数が小さくなり、密度限界マージンが低くなると、外部加熱パワーが減少し、300秒を超える核融合出力上昇時間により、最小化された加熱パワーに到達可能であることを見出した。トカマク型炉では核融合出力上昇時間がオーミック変圧器の磁束または電流駆動能力によって制限されるのに対し、ヘリカル型炉では閉じ込め磁場が外部ヘリカルコイルによって生成されるため、任意の核融合出力上昇時間を採用でき、ブランケットとシールドの熱応力を低減することが可能である。