In the paper we present an overview of interpretive modelling of a database of JET-ILW 2021 D-T discharges using the TRANSP code. The main aim is to assess our capability of computationally reproducing the fusion performance of various D-T plasma scenarios using different external heating and D-T mixtures, and to understand the performance driving mechanisms. We find that interpretive simulations confirm a general power-law relationship between increasing external heating power and fusion output, which is supported by absolutely calibrated neutron yield measurements. A comparison of measured and computed D-T neutron rates shows that the calculations' discrepancy depends on the absolute neutron yield. The calculations are found to agree well with measurements for higher performing discharges with external heating power above ∼20 , while low-neutron shots display an average discrepancy of around +40% compared to measured neutron yields. A similar trend is found for the ratio between thermal and beam-target fusion, where larger discrepancies are seen in shots with dominant beam-driven performance. We compare the observations to studies of JET-ILW D discharges, to find that on average the fusion performance is well modelled over a range of heating power, although an increased unsystematic deviation for lower-performing shots is observed. The ratio between thermal and beam-induced D-T fusion is found to be increasing weakly with growing external heating power, with a maximum value of 1 achieved in a baseline scenario experiment. An evaluation of the fusion power computational uncertainty shows a strong dependence on the plasma scenario type and fusion drive characteristics, varying between ±25% and 35%. D-T fusion alpha simulations show that the ratio between volume-integrated electron and ion heating from alphas is 10 for the majority of analysed discharges. Alphas are computed to contribute between ∼15% and 40% to the total electron heating in the core of highest performing D-T discharges. An alternative workflow to TRANSP was employed to model JET D-T plasmas with the highest fusion yield and dominant non-thermal fusion component because of the use of fundamental radio-frequency heating of a large minority in the scenario, which is calculated to have provided ∼10% to the total fusion power.
本論文では、TRANSPコードを用いたJET-ILW 2021 D-T放電のデータベースの解釈的モデリングの概要を提示する。主な目的は、異なる外部加熱とD-T混合比を用いた様々なD-Tプラズマシナリオの核融合性能を計算機上で再現する能力を評価し、性能を決定するメカニズムを理解することである。解釈的シミュレーションが、増加する外部加熱電力と核融合出力の間の一般的なべき乗則関係を裏付けることを見出した。この関係は、絶対較正された中性子収量測定によって支持される。測定および計算されたD-T中性子率の比較は、計算の不一致が絶対中性子収量に依存することを示している。計算は、外部加熱電力が∼20を超える高性能放電については測定とよく一致することが分かった。一方、低中性子ショットは、測定された中性子収量と比較して平均約+40%の不一致を示す。熱核融合とビーム標的核融合の比についても同様の傾向が見られ、ビーム駆動性能が支配的なショットではより大きな不一致が見られる。我々はこれらの観察結果をJET-ILW D放電の研究と比較し、平均的には核融合性能が広範囲の加熱電力にわたって良好にモデル化される一方、低性能ショットでは非系統的偏差の増大が観察されることを見い出す。熱融合とビーム誘起D-T融合の比は、外部加熱電力の増加とともに弱く増加することが分かり、ベースラインシナリオ実験において最大値1に達した。核融合出力の計算不確実性の評価は、プラズマシナリオの種類と核融合駆動特性に強く依存し、±25%から35%の間で変化することを示している。D-T融合アルファ粒子シミュレーションは、分析された大部分の放電において、アルファ粒子からの体積積分電子加熱とイオン加熱の比が10であることを示している。アルファ粒子は、最高性能のD-T放電のコアにおける全電子加熱の∼15%から40%を占めると計算される。シナリオ内の大きな少数成分の基本高周波加熱の使用のため、最高の核融合収量と支配的な非熱的融合成分を持つJET D-Tプラズマをモデル化するために、TRANSPに代わるワークフローが採用された。この加熱は総核融合出力の∼10%を提供したと計算される。