This paper describes the improvement of the electromagnetic plasma burn-through model. Full circuit equations describing the currents in solenoid, poloidal field coils, and toroidally conducting passive structures have been integrated into the differential equation system of the plasma energy and particle balances in DYON. This enables consistent calculation of the time-evolving loop voltage at a plasma position only using operation signals in a control room, which are current (or voltage) waveforms in solenoid and poloidal field coils and prefill gas pressure. The synthetic flux loop data calculated in the modelling agrees well with the measurement in MAST, confirming the validity of the loop voltage calculation. The electromagnetic modelling also enables calculation of 2D time-evolving poloidal magnetic flux map, thereby modelling the plasma volume evolution during the plasma break-down and burn-through phase. Only using the control room operation signals used in 34 ohmic start-up discharges with the direct induction start-up scenario in MAST, the electromagnetic plasma burn-through modelling has reproduced the time-evolution of plasma current, electron density and temperature, and plasma volume, showing a reasonable level of agreement with experimental measurement.
本論文は、電磁プラズマバーンスルーモデルの改良について述べる。ソレノイド、ポロイダル磁場コイル、およびトロイダル方向に導電性を有する受動構造体における電流を記述する完全な回路方程式を、DYONにおけるプラズマエネルギーおよび粒子バランスの微分方程式系に統合した。これにより、制御室で得られる操作信号のみ、すなわちソレノイドおよびポロイダル磁場コイルの電流（または電圧）波形とプレフィルガス圧力を用いて、プラズマ位置における時間発展するループ電圧を整合的に計算することが可能となった。モデリングにおいて計算された合成フラックスループデータは、MASTにおける測定結果と良好に一致し、ループ電圧計算の妥当性が確認された。さらに、この電磁モデリングにより、2次元の時間発展するポロイダル磁束分布の計算が可能となり、プラズマの破壊（ブレークダウン）およびバーンスルー段階におけるプラズマ体積の時間発展をモデル化することができた。MASTにおける直接誘導立ち上げシナリオを用いた34回のオーミック放電開始実験について、制御室の操作信号のみを用いて電磁プラズマバーンスルーモデリングを実施し、プラズマ電流、電子密度、電子温度、およびプラズマ体積の時間発展を再現し、実験測定値と合理的な一致を示した。