It is argued that the paramount boundary plasma issue for DT reactors is likely to be the erosion wear of the plasma facing components, PFCs, and that a number of potential solutions all require the achievement of not only low temperature (≲10 eV) but also high density (≳1021 m−3) in the divertor. Estimates are made of the minimum heating power, Pheat, required to achieve a divertor target temperature of Tt = 5 eV and density nt > 1021 m−3, based on four recent hypotheses or scalings for the width of the power footprint on the target, λqt. Each of these result in predictions of how the required minimum Pheat depends on device size, namely as R, R3/2 or R2. The absolute magnitude for the required values of minimum Pheat is found not to vary significantly among the four power scalings; for the most part a factor of order ∼2 for a significant range of R. The four hypotheses/scalings for λqt are empirically based; however, they draw on measurements made in tokamaks that did not have divertors operating primarily under these conditions. In order to establish if any of these power scalings are applicable, they are compared with measurements from a set of DIII-D discharges with high nt ∼ 0.35 × 1021 at 5 eV. It is found that all four power scalings match the experimental measurements to within the uncertainties. The main objective is to determine what power is needed to achieve the required divertor conditions in future devices, for both reactor and simulator tokamaks, and therefore the approximate agreement of the four, strongly empirical, power scalings increases confidence that this may be possible.
DT炉にとっての最重要課題となる境界プラズマ問題は、プラズマ対向機器(PFC)の損耗摩耗である可能性が高く、いくつかの潜在的解決策はすべて、ダイバータ部において低温(≲10 eV)だけでなく高密度(≳10²¹ m⁻³)の達成を必要とすることが論じられている。ダイバータ標的温度T_t = 5 eVおよび密度n_t > 10²¹ m⁻³を達成するために必要な最小加熱パワーP_heatの推定を、標的におけるパワーフットプリント幅λ_qtに関する最近の4つの仮説またはスケーリング則に基づいて行った。これらの各々は、必要な最小P_heatが装置サイズにどのように依存するか、すなわちR、R^(3/2)またはR²として依存するという予測をもたらす。必要な最小P_heatの値の絶対的な大きさは、4つのパワースケーリング則の間で大きくは変わらないことが判明した。ほとんどの場合、広範囲のRに対して約2倍の範囲内である。λ_qtに関する4つの仮説・スケーリング則は経験に基づくものであるが、それらは主にこれらの条件下で運転されているダイバータを有していなかったトカマクでの測定結果に依拠している。これらのパワースケーリング則のいずれかが適用可能であるかを確立するために、5 eVで高いn_t 〜 0.35 × 10²¹を有する一連のDIII-D放電の測定結果と比較した。4つのパワースケーリング則はすべて、不確かさの範囲内で実験測定値と一致することが判明した。主な目的は、将来の装置(炉心トカマクとシミュレーター・トカマクの両方)において要求されるダイバータ条件を達成するために必要なパワーを決定することであり、したがって、強く経験に基づく4つのパワースケーリング則がおおよそ一致することは、これが可能であるかもしれないという確信を高めるものである。