ST-E1 is Tokamak Energy’s commercially competitive fusion power plant design featuring a lifetime high-temperature superconducting (HTS) magnet cage, which has completed its pre-concept design stage. A central challenge at the pre-concept stage is the need to iteratively and consistently integrate the development of the magnet cage, core plasma physics, and power-exhaust systems, while avoiding serial design loops and late discovery of infeasible operating scenarios. Accurate representation of inductive current drive is particularly critical, as it tightly couples magnetic equilibria, flux swing, and HTS operational limits across these systems. To address this challenge, a novel integrated workflow has been developed to enable rapid, early-stage iteration during the pre-concept design phase. A key novelty is the deliberate de-coupling of magnetic equilibria generation from coil optimisation and detailed engineering, allowing a broad range of time-dependent operating scenarios to be explored without repeated high-fidelity coil redesign. The workflow combines Metis, a fast 1.5D fixed-boundary modelling tool, with FreeGS, a free-boundary equilibrium solver, to generate flat-top and time-dependent ramp-up scenarios together with the associated flux-swing traces and magnetic equilibria. These outputs are passed to SCOPE, an in-house tool that optimises poloidal field and central solenoid coils based on physics requirements while respecting HTS operational limits. The resulting coil designs are then refined within a dedicated coil-engineering workflow performing higher-fidelity structural, electromagnetic, and HTS analyses. The integrated workflow has been applied to evaluate a wide range of ramp-up, ramp-down, and flat-top scenarios, enabling consistent down-selection of technically achievable operating points across all phases of ST-E1operation. The resulting set of coils and operating scenarios collectively satisfy the full system requirements of the ST-E1 pre-concept design.
ST-E1は、寿命全体にわたる高温超伝導（HTS）磁石ケージを特徴とするTokamak Energyの商業競争力のある核融合発電所設計であり、事前概念設計段階を完了している。事前概念設計段階における中心的な課題は、磁石ケージ、コアプラズマ物理、およびパワー排気システムの開発を、直列的な設計ループや実現不可能な運転シナリオの後期発見を回避しながら、反復的かつ一貫して統合する必要性である。誘導電流駆動の正確な表現は、これらのシステム全体にわたって磁気平衡、フラックススイング、およびHTS運転限界を密に結合するため、特に重要である。この課題に対処するため、事前概念設計段階における迅速な初期段階の反復を可能にする新しい統合ワークフローが開発された。重要な新規性は、磁気平衡生成をコイル最適化および詳細工学から意図的に分離することであり、高忠実度のコイル再設計を繰り返すことなく、広範囲の時間依存運転シナリオを探索することを可能にする。このワークフローは、高速1.5D固定境界モデリングツールであるMetisと、自由境界平衡ソルバーであるFreeGSを組み合わせて、フラットトップおよび時間依存の立ち上げシナリオを、関連するフラックススイング曲線および磁気平衡とともに生成する。これらの出力は、HTS運転限界を尊重しつつ物理要件に基づいてポロイダル磁場および中心ソレノイドコイルを最適化する社内ツールであるSCOPEに渡される。得られたコイル設計は、その後、より高忠実度の構造、電磁、およびHTS解析を実行する専用のコイル工学ワークフロー内で精緻化される。統合ワークフローは、幅広い立ち上げ、立ち下げ、およびフラットトップシナリオを評価するために適用され、ST-E1運転の全フェーズにわたって技術的に達成可能な運転点の一貫した絞り込みを可能にした。結果として得られるコイル群と運転シナリオは、ST-E1事前概念設計の全システム要件を総体的に満たす。