Simulation of power exhaust in edge and divertor of the SlimCS tokamak demo reactor

SlimCSトカマク原型炉の周辺部とダイバータにおけるパワー排出のモデリング

朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 川島 寿人; 飛田 健次; 滝塚 知典

Asakura, Nobuyuki; Shimizu, Katsuhiro; Kawashima, Hisato; Tobita, Kenji; Takizuka, Tomonori

原型炉SlimCS(核融合出力3GWクラス、プラズマからの排出されるパワーはおよそ500MW)における熱処理について、SONICコードにより検討を行った。SONICコードは、磁力線に沿う方向と垂直な方向の2次元メッシュ上で、プラズマ流体コード(SOLDOR),モンテカルロ法による中性粒子輸送コード(NEUT2D)及び不純物輸送コード(IMPMC)を収束まで反復計算を行う複合コードである。周辺プラズマへアルゴンガスの入射を行い、プラズマ周辺部とダイバータにおける放射損失パワーを増加させダイバータ板への熱負荷は低減する際の放射損失パワーの分布を検討した。以前のモデル計算(不純物イオンの分布をプラズマイオンに対する割合と仮定し、放射損失モデルを使用)では、ダイバータ板への熱・粒子輸送による熱負荷は低減するが、ダイバータ板上流での放射パワーが局所的で大きく、ダイバータ板で7MWm以下に低減することは難しい結果であった。今回の不純物イオンの物理的輸送過程を考慮したモデルでの解散結果と比較した。

Design of the power handling for the demo tokamak reactor, SlimCS (R = 5.5 m, R/a = 2.6) with the fusion power of 3 GW and the exhausted power of 500 MW was investigated. First results of the SONIC simulation (two dimensional plasma fluid code, i.e. SOLDOR, neutral Monte Carlo code, i.e. NEUT2D, and two dimensional impurity Monte Carlo code, i.e. IMPMC) of the edge and divertor plasmas with the intensive Ar seeding were presented. Distributions of the Ar ions and radiation loss are compared with those in the previous work with a constant impurity concentration of Ar (nAr/ni) and the non-coronal radiation model for the radiation power function. At the same time, heat loading to the divertor and the first wall is investigated in the radiative plasma operation of the demo reactor.