Currently, plasmas with internal transport barriers (ITBs) appear the most likely candidates for steady-state scenarios for future fusion reactors. In such plasmas, the broad hot and dense region in the plasma core leads to high fusion gain, while the cool edge protects the integrity of the first wall. Economically desirable large bootstrap current fraction and low inductive current drive may, however, lead to degraded fast ion confinement. In this work the confinement and heating profile of fusion alphas were compared between H-mode and ITB plasmas in realistic JET geometry. The work was carried out using the Monte Carlo-based guiding-center-following code ASCOT.For the same plasma current, the ITB discharges were found to produce four to eight times more fusion power than a comparable ELMy H-mode discharge. Unfortunately, also the alpha particle losses were larger (∼16%) compared with the H-mode discharge (7%). In the H-mode discharges, alpha power was deposited to the plasma symmetrically around the magnetic axis, whereas in the current-hole discharge, the power was spread out to a larger volume in the plasma center. This was due to wider particle orbits, and the magnetic structure allowing for a broader hot region in the centre.
現在、内部輸送障壁（ITB）を有するプラズマは、将来の核融合炉における定常運転シナリオの最有力候補と考えられている。このようなプラズマでは、プラズマ中心部の広い高温高密度領域が高い核融合利得をもたらす一方、周辺部の低温領域が第一壁の健全性を保護する。しかしながら、経済的に望ましい大きな自発電流分岐比と低い誘導電流駆動は、高速粒子閉じ込めの劣化をもたらす可能性がある。本研究では、現実的なJET配位において、HモードプラズマとITBプラズマの間で、核融合アルファ粒子の閉じ込めと加熱プロファイルを比較した。解析には、モンテカルロ法に基づく案内中心追跡コードASCOTを用いた。同じプラズマ電流において、ITB放電は同等のHモード放電と比較して4〜8倍高い核融合出力を生成することが見出された。残念ながら、アルファ粒子損失もHモード放電（7%）と比較して大きかった（約16%）。Hモード放電では、アルファ粒子のパワーは磁気軸を中心に対称的にプラズマに堆積されたのに対し、電流ホール放電では、パワーはプラズマ中心部のより広い体積に拡散して堆積された。これは、より広い粒子軌道と、中心部により広い高温領域を許容する磁場構造に起因するものであった。