Simulation study of an extended divertor leg for heat control in the SlimCS DEMO reactor

核融合原型炉SlimCSにおける熱制御に向けたダイバータレッグ延長のシミュレーション研究

星野 一生; 清水 勝宏; 朝倉 伸幸; 滝塚 知典; 中村 誠; 飛田 健次

Hoshino, Kazuo; Shimizu, Katsuhiro; Asakura, Nobuyuki; Takizuka, Tomonori; Nakamura, Makoto; Tobita, Kenji

核融合原型炉において、ダイバータにおける膨大な熱の制御は最も重要な課題である。本研究では、核融合原型炉SlimCSを対象として統合ダイバータコードSONICを用いたダイバータ数値シミュレーションを行い、熱制御性に対するダイバータレッグ長さの効果について検討した。解析の結果、ダイバータレッグを長くした場合、従来のダイバータ形状に比べて外側ダイバータにおけるピーク熱負荷が約30%低減した。これは、ダイバータレッグの延長に加えV型コーナーを深くすることでリサイクリングが活発になり、外側ダイバータにおけるイオン温度が大幅に低下したこと、また、ダイバータ近傍にあった不純物放射領域が上流へと移動したことに起因する。

The power handling in the divertor is one of the most important issues for fusion tokamak reactor design. In this study, the effect of the divertor leg length on the power handling in the SlimCS DEMO reactor is investigated for future divertor design. The SONIC simulation shows enhancement of recycling in the outer divertor region due to effects of the long divertor leg and deep V-shaped corner. As a result, the ion and electron temperature at the outer divertor significantly decreases. In addition, peak of the Ar impurity radiation, which is located close to the outer divertor target in the standard divertor geometry, moves upstream. The former decreases the heat load to the outer divertor due to the ion conduction and convection, and the latter reduces the heat load due to the impurity radiation. The peak of the total heat load on the outer divertor decreases by about 30%.