With the increased urgency to design fusion pilot plants, fast optimization of electron cyclotron current drive (ECCD) launchers is paramount. Traditionally, this is done by coarsely sampling the 4D parameter space of possible launch conditions consisting of (1) the launch location (constrained to lie along the reactor vessel), (2) the launch frequency, (3) the toroidal launch angle, and (4) the poloidal launch angle. For each initial condition, a ray-tracing simulation is performed to evaluate the ECCD efficiency. Unfortunately, this approach often requires a large number of simulations (sometimes millions in extreme cases) to build up a dataset that adequately covers the plasma volume, which must then be repeated every time the design point changes. Here we adopt a different approach. Rather than launching rays from the plasma periphery and hoping for the best, we instead directly reconstruct the optimal ray for driving current at a given flux surface using a reduced physics model coupled with a commercial ray-tracing code. Repeating this throughout the plasma volume requires only hundreds of simulations, constituting a significant speedup. The new method is validated on two separate example tokamak profiles, and is shown to reliably drive localized current at the specified flux surface with the same optimal efficiency as obtained from the traditional approach.
核融合パイロットプラント設計の緊急性が高まる中、電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）ランチャーの高速最適化は極めて重要である。従来、これは可能な入射条件の4次元パラメータ空間を粗くサンプリングすることによって行われてきた。その条件は、(1) 入射位置（炉容器に沿って制約される）、(2) 入射周波数、(3) トロイダル入射角、(4) ポロイダル入射角からなる。各初期条件について、ECCD効率を評価するために光線追跡シミュレーションが実行される。残念ながら、この手法は、プラズマ体積を適切にカバーするデータセットを構築するために、多くの場合膨大な数のシミュレーション（極端な場合には数百万回）を必要とし、設計点が変わるたびにそれを繰り返さなければならない。ここでは、異なるアプローチを採用する。プラズマ周辺部から光線を入射して結果を期待するのではなく、簡約物理モデルと市販の光線追跡コードを組み合わせて、与えられた磁束面で電流を駆動するための最適な光線を直接再構築する。これをプラズマ体積全体にわたって繰り返すには、わずか数百回のシミュレーションしか必要とせず、大幅な高速化を実現する。この新しい方法は、2つの異なる例示トカマクプロファイルで検証され、指定された磁束面に局所電流を、従来の手法で得られるものと同じ最適効率で確実に駆動することが示されている。