Reliable diagnostics that measure the detached state of the ITER divertor plasma will be necessary to control heat flux to the divertor targets during steady state, burning plasma operation. This paper conducts an initial exploration into the feasibility of the divertor shunt diagnostic as a lightweight, robust, and real-time detachment sensor. This diagnostic is a set of shunt lead pairs that measure the voltage drop along the divertor cassette body, from which the plasma scrape-off layer (SOL) current is calculated. Using SOLPS-ITER simulations for control-relevant ITER plasma scenarios, the thermoelectric current magnitude along the SOL is shown to decrease significantly with the onset of partial detachment at the outer divertor target. Electromagnetic modelling of a simplified divertor cassette is used to develop a control-oriented inductance-resistance circuit model, from which SOL currents can be calculated from shunt pair voltage measurements. The sensitivity and frequency-response of the resulting system indicates that the diagnostic will accurately measure SOL thermoelectric currents during ITER operation. These currents will be a good measure of the detached state of the divertor plasma, making the divertor shunt diagnostic a potentially extremely valuable and physically robust sensor for real-time detachment control.
ITERダイバータプラズマの剥離状態を測定する信頼性の高い診断は、定常状態の燃焼プラズマ運転中にダイバータターゲットへの熱流束を制御するために必要となる。本論文は、軽量で堅牢かつリアルタイムの剥離センサーとしてのダイバータシャント診断の実現可能性について初期調査を行う。この診断法は、ダイバータカセット本体に沿った電圧降下を測定する一連のシャントリード対から構成され、そこからプラズマスクレイプオフ層（SOL）電流が計算される。制御に関連するITERプラズマシナリオに対するSOLPS-ITERシミュレーションを用いて、SOLに沿った熱電電流の大きさが、外側ダイバータターゲットでの部分剥離の開始とともに大幅に減少することが示される。簡略化したダイバータカセットの電磁モデリングを用いて、制御向けのインダクタンス-抵抗回路モデルを構築し、シャント対の電圧測定からSOL電流を計算できるようにする。得られたシステムの感度と周波数応答は、この診断法がITER運転中にSOL熱電電流を正確に測定できることを示している。これらの電流はダイバータプラズマの剥離状態の良好な指標となるため、ダイバータシャント診断は、リアルタイム剥離制御のための潜在的に極めて価値が高く、物理的に堅牢なセンサーとなる。