It is generally accepted that the route to fusion power involves large devices of ITER scale or larger. However, we show, contrary to expectations, that for steady state tokamaks operating at fixed fractions of the density and beta limits, the fusion gain, Qfus, depends mainly on the absolute level of the fusion power and the energy confinement, and only weakly on the device size. Our investigations are carried out using a system code and also by analytical means. Further, we show that for the two qualitatively different global scalings that have been developed to fit the data contained in the ITER ELMy H-mode database, i.e. the normally used beta-dependent IPB98y2 scaling and the alternative beta-independent scalings, the power needed for high fusion performance differs substantially, typically by factors of three to four. Taken together, these two findings imply that lower power, smaller, and hence potentially lower cost, pilot plants and reactors than currently envisaged may be possible. The main parameters of a candidate low power (∼180 MW), high Qfus (∼5), relatively small (∼1.35 m major radius) device are given.
核融合発電への道のりは、一般にITER規模以上の大型装置が必要とされている。しかし我々は、予想に反して、密度およびベータ限界の一定割合で運転される定常トカマクにおいて、核融合利得Qfusは主に核融合出力の絶対レベルとエネルギー閉じ込めに依存し、装置サイズにはあまり依存しないことを示す。我々の調査は、システムコードと解析的手法の両方を用いて行われる。さらに、ITER ELMy Hモードデータベースに適合するように開発された、質的に異なる2つの大域スケーリング則、すなわち通常使用されるベータ依存のIPB98(y,2)スケーリング則と、代替のベータ非依存スケーリング則について、高核融合出力に必要な電力は大幅に異なり、典型的には3〜4倍の差があることを示す。これらの2つの発見を合わせると、現在想定されているよりも低出力・小型で、したがって低コストの実証炉や炉が可能であることを示唆する。低出力（約180 MW）、高Qfus（約5）、比較的小型（主半径約1.35 m）の候補装置の主要パラメータを示す。