STEP is a spherical tokamak prototype power plant that is being designed to demonstrate net electric power. The design phase involves the exploitation of plasma models to optimise fusion performance subject to satisfying various physics and engineering constraints. A modelling workflow, including integrated core plasma modelling, MHD stability analysis, SOL and pedestal modelling, coil set and free boundary equilibrium solvers, and whole plant design, has been developed to specify the design parameters and to develop viable scenarios. The integrated core plasma model JETTO is used to develop individual flat-top operating points that satisfy imposed criteria for fusion power performance within operational constraints. Key plasma parameters such as normalised beta, Greenwald density fraction, auxiliary power and radiated power have been scanned to scope the operational space and to derive a collection of candidate non-inductive flat-top points. The assumed auxiliary heating and current drive is either from electron cyclotron (EC) systems only or a combination of EC and electron Bernstein waves. At present stages of transport modelling, there is a large uncertainty in overall confinement for relevant parameter regimes. For each of the two auxiliary heating and current drive systems scenarios, two candidate flat-top points have been developed based on different confinement assumptions, totalling to four operating points. A lower confinement assumption generally suggests operating points in high-density, high auxiliary power regimes, whereas higher confinement would allow access to a broader parameter regime in density and power while maintaining target fusion power performance.
STEPは、正味電力を実証するために設計されている球状トカマク原型発電プラントである。設計段階では、様々な物理的および工学的制約を満たすことを条件として核融合性能を最適化するために、プラズマモデルの活用が含まれる。統合コアプラズマモデリング、MHD安定性解析、SOLおよびペデスタルモデリング、コイルセットと自由境界平衡ソルバー、そしてプラント全体設計を含むモデリングワークフローが、設計パラメータを特定し実現可能なシナリオを開発するために開発されてきた。統合コアプラズマモデルJETTOは、運転制約内で核融合出力性能に関する課された基準を満たす個々のフラットトップ運転点を開発するために使用される。規格化ベータ、グリーンワルド密度割合、補助電力、および放射電力などの主要なプラズマパラメータが走査され、運転空間を評価し、候補となる非誘導フラットトップ点の集合を導出している。想定される補助加熱および電流駆動は、電子サイクロトロン(EC)システムのみ、またはECと電子バーンスタイン波の組み合わせのいずれかである。輸送モデリングの現段階では、関連するパラメータ領域における全体的な閉じ込めには大きな不確実性がある。2つの補助加熱および電流駆動システムシナリオのそれぞれについて、異なる閉じ込め仮定に基づいて2つの候補フラットトップ点が開発され、合計4つの運転点となっている。低い閉じ込め仮定は一般に、高密度・高補助電力領域での運転点を示唆するが、高い閉じ込めは、目標とする核融合出力性能を維持しながら、密度と出力においてより広いパラメータ領域へのアクセスを可能にする。