A fusion power plant can only exist with physics and technology acting in synchrony, over space (angstroms to tens of metres) and time (femtoseconds to decades). Recent experience with the European DEMO programme has shown how important it is to start integration early, yet go deep enough to uncover the integration impact, favourable and unfavourable, of the detailed physical and technological characteristics. There are some initially surprising interactions, for example, the fusion power density links the properties of materials in the components to the approaches to waste and remote maintenance in the context of a rigorous safety and environment regime. In this brief tour of a power plant based on a tokamak we outline the major interfaces between plasma physics and technology and engineering considering examples from the European DEMO (exhaust power handling, tritium management and plasma scenarios) with an eye on other concepts. We see how attempting integrated solutions can lead to discoveries and ways to ease interfaces despite the deep coupling of the many aspects of a tokamak plant. A power plant's plasma, materials and components will be in new parameter spaces with new mechanisms and combinations; the design will therefore be based to a significant extent on sophisticated physics and engineering models making substantial extrapolations. There are however gaps in understanding as well as data—together these are termed 'uncertainties'. Early integration in depth therefore represents a conceptual, intellectual and practical challenge, a challenge sharpened by the time pressure imposed by the global need for low carbon energy supplies such as fusion. There is an opportunity (and need) to use emerging transformational advances in computational algorithms and hardware to integrate and advance, despite the 'uncertainties' and limited experimental data. We use examples to explore how an integrated approach has the potential to lead to consistent designs that could also be resilient to the residual uncertainties. The paper may stimulate some new thinking as fusion moves to the design of complete power plants alongside an evolving and maturing research programme.
核融合発電所は、物理学と技術が、空間（オングストロームから数十メートル）と時間（フェムト秒から数十年）にわたって同期して作用して初めて成り立ち得る。欧州DEMO計画での最近の経験は、統合を早期に開始することがいかに重要であるかを示しているが、同時に、詳細な物理的・技術的特性の、良い面も悪い面も含めた統合の影響を明らかにするには、十分に深く掘り下げる必要があることも示している。例えば、核融合出力密度は、厳格な安全・環境体制の文脈において、構成部品の材料特性を、廃棄物や遠隔保守へのアプローチに結びつけるという、当初は驚くような相互作用がいくつかある。トカマク型発電所のこの簡潔な概説では、プラズマ物理学と技術・工学の間の主要なインターフェースを概説し、他の概念にも目を向けつつ、欧州DEMO（排気パワー処理、トリチウム管理、プラズマシナリオ）からの例を考察する。トカマクプラントの多くの側面が深く結合しているにもかかわらず、統合された解決策を試みることが、どのように発見やインターフェースを緩和する方法につながり得るかが分かる。発電所のプラズマ、材料、構成部品は、新しいメカニズムと組み合わせを持つ新しいパラメータ空間に置かれることになり、したがって設計は、かなりの部分、高度な物理学・工学的モデルに基づいた大規模な外挿に依存することになる。しかしながら、理解におけるギャップとデータのギャップがあり、これらを総称して「不確実性」と呼ぶ。したがって、深い早期統合は、概念的、知的、そして実際的な課題であり、核融合のような低炭素エネルギー供給に対する世界的なニーズによって課せられる時間的制約によって、その課題は一層深刻化している。計算アルゴリズムとハードウェアにおける新たな変革的進歩を活用して、「不確実性」や限られた実験データにもかかわらず、統合・前進させる機会（そして必要性）がある。我々は、例を用いて、統合的アプローチが、残存する不確実性に対しても耐性を持ち得る一貫した設計につながる可能性を探る。本稿が、核融合が成熟しつつある研究プログラムと並行して完全な発電所の設計へと移行する中で、新たな思考を刺激することになるかもしれない。