Through SOLPS-ITER simulations, we have investigated the ability of seeded argon and neon impurities to effectively control divertor power loading in a power-plant-class spherical tokamak geometry. We consider a connected double null equilibrium, with a well-baffled, extended outer divertor leg and a short, weakly baffled inner divertor leg. As the impurity can significantly impact fusion performance if it travels upstream to the main confined plasma, measures of the success in restricting power loads are given by the corresponding impurity compression and enrichment, quantifying the ratio of the amount of impurity found upstream to that in the divertor. In this study, we work with a fixed input power of 100 MW, constant transport coefficients, so no ballooning effects on transport are modeled and drifts are turned off, and weakly varied main ion fueling from external gas puffs. The impurity seeding is varied to produce detachment, giving radiation losses from the closed field line region up to around 10 MW. We find that argon reduces the target power loads effectively, with a high radiation efficiency, and remains well localized as the outer leg detaches. Argon compression and enrichment in the inner leg can be improved by seeding there directly, with the impurity concentration on the last closed flux surface reaching 1.5%. Neon, by comparison, is found to be a much less suitable impurity for use at this scale, with a low radiation efficiency and the impurity concentration on the last closed flux surface reaching up to 9%.
SOLPS-ITERシミュレーションを通じて、発電所級の球状トカマク形状におけるダイバータ電力負荷を効果的に制御するための、シードされたアルゴンおよびネオン不純物の能力を調査した。我々は、十分にバッフルされた延長された外側ダイバータ脚と、短くバッフルの弱い内側ダイバータ脚を有する連結ダブルヌル平衡を考える。不純物は上流へ移動して主閉じ込めプラズマに到達すると核融合性能に大きな影響を与え得るため、電力負荷を制限する上での成功の尺度は、対応する不純物圧縮比および濃縮比によって与えられ、これらは上流で見られる不純物量とダイバータ内の不純物量の比を定量化する。本研究では、固定入力電力100 MW、一定の輸送係数（そのため輸送に対するバルーニング効果はモデル化されておらず、ドリフトはオフにされている）、および外部ガスパフからの主イオン燃料供給をわずかに変化させて作業を行う。不純物シーディングはデタッチメントを発生させるように変化させられ、閉磁力線領域からの放射損失は最大約10 MWとなる。アルゴンは、高い放射効率を有してターゲット電力負荷を効果的に低減し、外側脚がデタッチする際にもよく局在したままであることが分かる。内側脚におけるアルゴンの圧縮比および濃縮比は、そこに直接シーディングすることで改善でき、最終閉磁気面における不純物濃度は1.5%に達する。比較すると、ネオンはこの規模での使用にははるかに適さない不純物であることが分かり、放射効率が低く、最終閉磁気面における不純物濃度は最大9%に達する。