Effect of cold alpha-particle removal and fueling scenarios on power and particle balance in fusion plasma

Abstract

Evolution in time of the plasma density, temperature and thermal alpha-particle density is considered under modeling of the helium ash removal. It is shown that slow changing in time of the helium ash density can be used for the operation path changing in fusion DT plasma. There is considered also the effect of different scenarios of fueling rates on the plasma operation path and steady state parameters. The temporal evolutions of the operating point during the ignition access and ignited operation phases are analyzed analytically and numerically. The main target of the study is the optimization of the plasma operation scenario in future fusion reactors including ITER. В работе рассмотрена эволюция во времени плотности плазмы, температуры и доли тепловых альфа-частиц при моделировании удаления холодных альфа-частиц. Показано, что медленное изменение во времени плотности холодных частиц может быть использовано для управления путем поджига в термоядерной дейтериево-тритиевой плазме. Также рассмотрено влияние различных сценариев ввода топлива на режимы горения плазмы и на параметры в стационарном состоянии. Проведен численный и аналитический анализ эволюции параметров плазмы во времени, влияние на положение рабочей точки на пути достижения горения и непосредственно фазы горения. Основной задачей исследования является оптимизация сценариев поджига и горения плазмы в будущих термоядерных реакторах, включая ITER.