The start-up of a large CTR tokamak plasma at low density using energetic neutral beams is studied. Questions of beam-energy deposition profiles, beam-energy requirements for penetration, and beam-power requirements to achieve ignition or prescribed plasma heat-up rates are examined. A detailed analysis for a particular CTR-system design, using a two-fluid, space-time numerical model to simulate plasma behaviour, is reported. The numerical model includes neoclassical ion conduction, pseudoclassical electron conduction, radiation losses, Ohmic heating, thermonuclear alphaparticle heating, and injection heating. It is found that even when the power density deposition profile for beam heating is peaked on the axis, the plasma temperature profiles can have local maxima and thus be inverted in the outer plasma regions. This is caused by the decreased density in these zones. For a specific large system studied in detail (aspect ratio 2.6, plasma radius 500 cm, initial peak density 3 × l013/cm3), beam energies of 100 keV, 350 keV, and 500 keV are considered. Only the 500-keV beam case yields non-inverted temperature profiles during heating. In all cases, moderate power levels are required to ignite low-density plasmas in times of the order of seconds. In addition, the injection time required to establish a prescribed plasma heat-up rate is examined in detail. In some cases, for a given amount of injected energy, the heat-up rate resulting from low-energy beams is greater than that due to higher-energy beams. Beam-energy and -power requirements for smaller systems are also given.
高出力中性粒子ビームを用いた低密度での大型CTトカマクプラズマの立ち上げについて研究する。ビームエネルギーの堆積分布、侵入のためのビームエネルギー要件、および点火または所定のプラズマ加熱速度を達成するためのビームパワー要件の問題を検討する。特定のCTRシステム設計に対する詳細な解析を、二流体時空間数値モデルを用いてプラズマ挙動をシミュレーションして報告する。数値モデルには、新古典論的イオン伝導、擬古典的電子伝導、放射損失、オーム加熱、核融合アルファ粒子加熱、および入射加熱が含まれる。ビーム加熱のパワー密度堆積分布が軸上でピークを持つ場合でも、プラズマ温度分布が局所的な最大値を持ち、したがって外側のプラズマ領域で逆転し得ることが見出された。これは、これらの領域における密度の減少によって引き起こされる。詳細に検討した特定の大型システム（アスペクト比2.6、プラズマ半径500cm、初期ピーク密度3×10¹³/cm³）について、100keV、350keV、500keVのビームエネルギーを検討する。500keVビームの場合のみ、加熱中に非反転の温度分布が得られる。すべての場合において、数秒程度の時間で低密度プラズマに点火するには、中程度のパワーレベルが必要である。さらに、所定のプラズマ加熱速度を確立するために必要な入射時間を詳細に検討する。場合によっては、所与の入射エネルギーに対して、低エネルギービームによる加熱速度は高エネルギービームによるものより大きい。より小さいシステムに対するビームエネルギーとパワーの要件についても示す。