A high-power edge-localized mode (ELM) striking onto divertor components presents one of the strongest lifetime and performance challenges for plasma facing components in future fusion reactors. A high-repetition-rate ELM replication system has been constructed and was commissioned at the Magnum-PSI linear device to investigate the synergy between steady state plasma exposure and the large increase in heat and particle flux to the plasma facing surface during repeated ELM transients in conditions aiming to mimic as closely as possible those in the ITER divertor. This system is capable of increasing the electron density and temperature from ∼1 × 1020 m−3 to ∼1 × 1021 m−3 and from 1 to 5 eV respectively, leading to a heat flux increase at the surface to ∼130 MW m−2. By combining Thomson scattering measurements with heat fluxes determined using the THEODOR code, the sheath heat transmission factor during the pulses was determined to be ≈7.7, in agreement with sheath theory. The heat flux is found to be linearly dependent upon the strength of the magnetic field at the target position, and, by adapting the system to Pilot-PSI, tests at 1.6 T showed heat fluxes of more than 600 MW m−2. This gives confidence that with the installation of a 2.5 T superconducting magnetic solenoid at Magnum-PSI the heat flux will reach the ITER-relevant gigawatt per square metre heat flux regime.
高出力の周辺局在モード（ELM）がダイバータ機器に衝突することは、将来の核融合炉におけるプラズマ対向機器にとって最も厳しい寿命および性能上の課題の一つである。高繰り返しELM再現システムが構築され、定常プラズマと、ITERのダイバータ条件を可能な限り忠実に模擬した条件下での繰り返しELM過渡現象中のプラズマ対向表面への熱・粒子束の大幅な増加との相乗効果を調査するため、Magnum-PSI線形装置に設置された。本システムは、電子密度を約1×10^20 m^-3から約1×10^21 m^-3へ、電子温度を1 eVから5 eVへ増加させることが可能であり、表面における熱流束を約130 MW m^-2まで増大させる。トムソン散乱測定とTHEODORコードを用いて決定された熱流束を組み合わせることで、パルス中のシース熱伝達係数は約7.7と決定され、シース理論と一致した。熱流束はターゲット位置における磁場強度に線形に依存することが見出され、システムをPilot-PSIに適用した試験では、1.6 Tにおいて600 MW m^-2を超える熱流束が実証された。この結果から、Magnum-PSIに2.5 Tの超伝導ソレノイドを設置すれば、熱流束はITER関連のギガワット毎平方メートル領域に達するとの確信が得られた。