The feasibility of a tokamak fusion reactor working in a reduced H-mode confinement, typical of the type III (or grassy) ELMs regime is here analyzed with two codes. The first is COREDIV that provides an integrated and self-consistent description of both the core and SOL plasma. The analysis is complemented by the 2D code TECXY which models the SOL more accurately and can then provide better estimates of the power deposited on the divertor targets. As for the present version of the EU-DEMO, the auxiliary power is fixed at 50 MW and q95 = 3.5, while the energy confinement time is downgraded to 0.6 times the standard H-mode. The major radius R is increased by 1 m step from 9 up to 12 m and the toroidal magnetic field BT by 1 T step from 6 up to 8 T, with density kept at its Greenwald limit. An interesting working window around R = 11 m and BT = 7 is identified with the fusion gain Q ≈ 30. The impurity seeding by either Xe or Kr, which can reduce the power input into the SOL and hence the load on the plates, can however affect the sustainment of the H-mode, even if degraded. Argon is then considered for enhancing the radiated power inside the SOL. The TECXY analysis of this issue shows that the loads on to the target can be maintained at a very acceptable level, still preserving the core performance. Using liquid tin as divertor target material can be very advantageous for exhausting the power entering the divertor chamber provided argon is used in conjunction. In conclusion the option of a reactor working in a safer and simpler low confinement mode should not be put aside prematurely.
トカマク核融合炉が、タイプIII(またはグリーシー)ELM領域に典型的な低減Hモード閉じ込めで動作する可能性について、ここでは2つのコードを用いて解析する。1つ目はCOREDIVであり、コアプラズマとSOLプラズマの両方を統合的かつ自己無撞着に記述する。この解析は、SOLをより正確にモデル化し、ダイバータターゲットに堆積する電力のより良い推定値を提供できる2次元コードTECXYによって補完される。現在のEU-DEMOバージョンに関しては、補助加熱電力は50 MWに固定され、q95 = 3.5であり、エネルギー閉じ込め時間は標準Hモードの0.6倍に低下している。主半径Rは9 mから12 mまで1 m刻みで増加し、トロイダル磁場BTは6 Tから8 Tまで1 T刻みで増加するが、密度はグリーンワルド限界に維持される。R = 11 m、BT = 7 T付近で、核融合利得Q ≈ 30を伴う興味深い動作窓が特定される。XeまたはKrによる不純物シーディングは、SOLへの電力入力を低減し、それによりターゲットへの熱負荷を低減できるが、しかしながら、たとえ劣化したHモードであっても、その維持に影響を及ぼす可能性がある。そこで、SOL内の放射電力を増強するためにArが検討される。この問題に関するTECXY解析は、ターゲットへの熱負荷を非常に許容可能なレベルに維持でき、コア性能も依然として維持されることを示している。ダイバータチャンバーに入る電力を排出するために液体スズターゲットを使用することは、Arを併用する場合、非常に有利となり得る。結論として、より安全で単純な低閉じ込めモードで動作する炉という選択肢は、時期尚早に却下されるべきではない。