A simple and comprehensive method is derived and used to quantify the impact of scaling laws on tokamak reactor dimensioning. Assuming prescribed geometrical coefficients, we find the ensemble of possible triplets R, B and normalized beta which allow one to reach target fusion gain Q and fusion power , at an arbitrary Greenwald fraction. The model is generic and derived for any scaling law of the energy confinement time. Using the IPB98(y,2) scaling law (ITER Physics Expert Group on Confinement and Transport and Confinement Modeling and Database and ITER Physics Basis Editors 1999 Nucl. Fusion39 2175) leads to ITER specifications, as expected. The recently proposed new scaling law for H-mode plasmas (DS03, (Sips et al 2018 Nucl. Fusion58 126010)) is shown to lead to modest changes to the dimensioning, except for B which could be significantly smaller for the same target performance. The impact on the dimensioning of critical exponents of the scaling law—both regarding engineer and dimensionless variables—is assessed, pushing for their determination with refined accuracy. Finally, the method is applied to a DEMO-like machine. The DS03 scaling law is found to have favorable consequences on the dimensioning as compared to IPB98(y,2), provided one is able to operate at larger , which can reveal challenging in a reactor aiming at zero disruption. Importantly, the opposite scaling of both scaling laws with respect to the aspect ratio are shown to have significant consequences on the optimal choice of this critical parameter.
単純かつ包括的な手法を導出し、それを用いてトカマク炉の主要寸法設計に対するスケーリング則の影響を定量化する。所定の幾何係数を仮定し、任意のグリーンワルド比において、目標の核融合利得Qと核融合出力に到達できる可能な三つ組R、B、規格化ベータの集合を求める。このモデルは一般的であり、エネルギー閉じ込め時間の任意のスケーリング則に対して導出される。IPB98(y,2)スケーリング則（ITER Physics Expert Group on Confinement and Transport and Confinement Modeling and Database and ITER Physics Basis Editors 1999 Nucl. Fusion39 2175）を用いると、予想通りITERの仕様が得られる。最近提案されたHモードプラズマの新しいスケーリング則（DS03、(Sips et al 2018 Nucl. Fusion58 126010)）は、主要寸法設計にわずかな変化しかもたらさないことが示されるが、同じ目標性能に対してBが有意に小さくなり得る点は例外である。スケーリング則の臨界指数が主要寸法設計に及ぼす影響を、工学的変数と無次元変数の両方について評価し、それらの高精度な決定を促す。最後に、本手法をDEMO類似装置に適用する。DS03スケーリング則は、IPB98(y,2)と比較して主要寸法設計に有利な結果をもたらすことがわかった。ただし、より大きなベータで運転できる場合に限られ、これはディスラプションフリーを目指す炉では困難を伴う可能性がある。重要なことに、両スケーリング則のアスペクト比に関する逆のスケーリングが、この重要なパラメータの最適選択に重大な影響を及ぼすことが示される。