Plasma models are described and used to calculate numerically the transport confinement (nτE) requirements and steady state operation points for both the reversed field pinch (RFP) and the tokamak. The models are used to examine the CIT tokamak ignition conditions and the RFP experimental and ignition conditions. Physics differences between RFPs and tokamaks and their consequences for a D-T ignition machine are discussed. Compared with a tokamak, the ignition RFP has many physics advantages, including Ohmic heating to ignition (no need for auxiliary heating systems), higher beta, lower ignition current, less sensitivity of ignition requirements to impurity effects, no hard disruptions (associated with beta or density limits) and successful operation with high radiation fractions (fRAD ∼ 0.95). These physics advantages, coupled with important engineering advantages associated with lower external magnetic fields, larger aspect ratios and smaller plasma cross-sections, translate to significant cost reductions for both ignition and reactor applications. The primary drawback of the RFP is the uncertainty that the present scaling will extrapolate to reactor regimes. Devices that are under construction should go a long way towards resolving this scaling uncertainty. The 4 MA ZTH is expected to extend the nτE transport scaling data by three orders of magnitude above the results of ZT-40M, and, if the present scaling holds, ZTH is expected to achieve a D-T equivalent scientific energy breakeven, Q = 1. A base case RFP ignition point is identified with a plasma current of 8.1 MA and no auxiliary heating.
プラズマモデルを記述し、それを用いて逆転磁場ピンチ(RFP)とトカマクの両方について、輸送閉じ込め(nτE)要件と定常状態動作点を数値的に計算する。このモデルを用いて、CITトカマクの点火条件とRFPの実験・点火条件を検討する。RFPとトカマクの物理的相違点と、それがD-T点火装置に及ぼす影響について議論する。トカマクと比較して、点火RFPには多くの物理的利点がある。すなわち、点火までのオーミック加熱(補助加熱システムが不要)、高ベータ、低い点火電流、不純物効果に対する点火要件の感度が低いこと、ハードディスラプション(ベータまたは密度限界に関連する)がないこと、高放射損失割合(fRAD ∼ 0.95)での安定した運転が可能なことである。これらの物理的利点は、より低い外部磁場、より大きなアスペクト比、より小さなプラズマ断面積に関連する重要な工学的利点と相まって、点火および炉心応用の両方において大幅なコスト削減につながる。RFPの主な欠点は、現在のスケーリングが炉心領域に外挿されるかどうかが不確実なことである。現在建設中の装置は、このスケーリングの不確実性を解消する上で大きく前進するはずである。4 MAのZTHは、ZT-40Mの結果より3桁大きいnτE輸送スケーリングデータを拡張すると期待されており、現在のスケーリングが成り立つならば、ZTHはD-T等価の科学的エネルギー・ブレークイーブンQ = 1を達成すると期待されている。ベースケースのRFP点火点は、プラズマ電流8.1 MA、補助加熱なしで同定される。