Extremely intense power exhaust channels are projected for tokamak-based fusion power reactors; a means to handle them remains to be demonstrated. Advanced divertor configurations have been proposed as potential solutions. Recent modelling of tightly baffled, long-legged divertor geometries for the divertor test tokamak concept, ADX, has shown that these concepts may access passively stable, fully detached regimes over a broad range of parameters. The question remains as to how such divertors may perform in a reactor setting. To explore this, numerical simulations are performed with UEDGE for the long-legged divertor geometry proposed for the ARC pilot plant conceptual design—a device with projected heat flux power width () of 0.4 mm and power exhaust of 93 MW—first for a simplified Super-X divertor configuration (SXD) and then for the actual X-point target divertor (XPTD) being proposed. It is found that the SXD, combined with 0.5% fixed-fraction neon impurity concentration, can produce passively stable, detached divertor regimes for power exhausts in the range of 80–108 MW—fully accommodating ARC's power exhaust. The XPTD configuration is found to reduce the strike-point temperature by a factor of ∼10 compared to the SXD for small separations (∼1.4) between main and divertor X-point magnetic flux surfaces. Even greater potential reductions are identified for reducing separations to ∼1 or less. The power handling response is found to be insensitive to the level of cross-field convective or diffusive transport assumed in the divertor leg. By raising the separatrix density by a factor of 1.5, stable fully detached divertor solutions are obtained that fully accommodate the ARC exhaust power without impurity seeding. To our knowledge, this is the first time an impurity-free divertor power handling scenario has been obtained in edge modelling for a tokamak fusion power reactor with of 0.4 mm.
トカマク型核融合発電炉では、極めて高強度の排熱チャネルが予測されており、それらを処理する手段はまだ実証されていない。先進的ダイバータ構成が潜在的な解決策として提案されている。ダイバータ試験トカマク概念であるADXに対する、密にバッフルされた長脚ダイバータ形状の最近のモデリングは、これらの概念が広範囲のパラメータにわたって受動的に安定な完全非接触状態に到達し得ることを示した。そのようなダイバータが炉心設定でどのように性能を発揮するかという疑問が残る。これを探求するために、ARCパイロットプラント概念設計のために提案された長脚ダイバータ形状—予測される熱流束パワー幅（）が0.4 mm、排熱出力が93 MWの装置—に対して、UEDGEを用いた数値シミュレーションが実行される。最初に簡略化されたSuper-Xダイバータ構成（SXD）、次に提案されている実際のX点ターゲットダイバータ（XPTD）についてである。SXDは、0.5%の固定割合ネオン不純物濃度と組み合わせることで、80～108 MWの範囲の排熱出力に対して受動的に安定な非接触ダイバータ状態を生成でき、ARCの排熱出力を完全に収容することが見出された。XPTD構成は、主X点とダイバータX点の磁気面間の小さな分離（∼1.4）に対して、SXDと比較してストライク点温度を∼10の係数で減少させることが見出された。分離を∼1以下に減らすことで、さらに大きな潜在的な減少が特定される。パワー処理応答は、ダイバータ脚部で仮定された磁場横断の対流または拡散輸送のレベルに鈍感であることが見出された。セパラトリックス密度を1.5倍に上げることにより、不純物シーディングなしでARCの排熱出力を完全に収容する安定な完全非接触ダイバータ解が得られる。我々の知る限り、これは0.4 mmの（）を持つトカマク核融合発電炉のエッジモデリングにおいて、不純物を含まないダイバータのパワー処理シナリオが得られた初めての事例である。