We present results from three-dimensional ideal magnetohydrodynamic simulations of low β compact toroid (CT) injection into a hot strongly magnetized plasma, with the aim of providing insight into CT fuelling of a tokamak with parameters relevant for the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). A regime is identified in terms of CT injection speed and CT-to-background magnetic field ratio that appears promising for precise core fuelling. Shock-dominated regimes, which are probably unfavourable for tokamak fuelling, are also identified. The CT penetration depth is proportional to the CT injection speed and density. The entire CT evolution can be divided into three stages: (1) initial penetration, (2) compression in the direction of propagation and reconnection with the background magnetic field, and (3) coming to rest and spreading in the direction perpendicular to injection. Tilting of the CT is not observed due to the fast transit time of the CT across the background plasma.
我々は、低ベータ（β）コンパクトトロイド（CT）を高温の強磁化プラズマ中に注入する三次元理想磁気流体力学シミュレーションの結果を提示する。その目的は、国際熱核融合実験炉（ITER）に関連するパラメータを有するトカマクへのCT燃料供給に関する知見を得ることである。CT注入速度とCT対背景磁場比の関数として、CTの伝播、減速、および背景プラズマとの合体を調査する。我々は、正確なコア燃料供給に有望と思われるパラメータ領域を特定する。この領域では、CTは減速され、その運動エネルギーは熱エネルギーに変換され、その後、背景磁場と合体する。また、衝撃波が支配的となる領域も特定する。この領域では、CTは減速されるが、その運動エネルギーの大部分は熱化されるのではなく、背景プラズマ中に伝播する衝撃波に変換される。さらに、CTの減速と合体のダイナミクスに対する抵抗性の影響を調査する。我々の結果は、CT燃料供給がトカマクのコアへの燃料供給に有望な手法であることを示唆しているが、CTのパラメータは、運動エネルギーが熱化され、CTが背景磁場と合体する領域に留まるように慎重に選択する必要がある。