The behaviour of the scrape-off plasma of the projected Italian tokamak I-DTT is analysed by means of the two-dimensional edge code TECXY for either Li or Sn as the liquid target material. A scan in the outer midplane separatrix density range ne,omp ≈ (0.5–1.1) × 1020 m−3 is carried out for several power inputs into the scrape-off layer (SOL) up to a maximum of PSOL = 35 MW. The radiative capability and peak load mitigation are higher for Sn than for Li, but only slightly so at high density, so that the entire density range can be explored with liquid Sn targets, unlike Li whose employment at low density and high power is questionable. However, if a ceiling to the Sn concentration is set for high core fusion performance, Sn mitigation at low density may drop below Li. Nonetheless, concerns about the Li option derive from the very large material consumption and from the fact that the main mechanism of impurity release is sputtering, which is outside the full control of the operator. Considering specifically the three main scenarios—low, medium and high density—at the maximum auxiliary power of 45 MW, operations are successful with Sn, whereas Li requires an additional impurity able to radiate in the core, except at the highest density. The snowflake plus configuration, compared with the standard single null, as a sample for advanced divertors, appears more suited to exploit the advantages of the liquid metal option. Concerning additional impurities, only Ar and Ne are considered at present. They can strongly help in reaching and studying deep detached conditions even at the maximum power, but are not essential for operations. Wide flexibility in designing the target refrigeration system is required to fully exploit its great potential.
将来のイタリアのトカマク型核融合装置I-DTTにおけるスクレイプオフ層プラズマの挙動を、2次元エッジコードTECXYを用いて、液体ターゲット材料としてLiまたはSnを用いた場合について解析した。外側中間面セパラトリックス密度範囲ne,mp≈(0.5–1.1)×10^20 m^-3において、スクレイプオフ層(SOL)への入力電力が最大PSOL=35 MWまでの複数の電力値についてスキャンを行った。放射能力とピーク熱負荷低減効果はSnの方がLiよりも高いが、高密度領域ではその差はわずかであり、密度範囲全体にわたって液体Snターゲットを用いた探査が可能である。一方、Liは低密度かつ高電力条件下での使用に疑問が残る。しかし、高いコア融合性能を維持するためにSn濃度に上限を設ける場合、低密度領域ではSnの熱負荷低減効果がLiを下回る可能性がある。それでもなお、Liオプションに関する懸念は、材料消費量が非常に大きいことと、不純物放出の主なメカニズムがスパッタリングであり、運転者の完全な制御下にないという事実に由来する。具体的に、最大補助加熱電力40 MW(原文では35 MW)における3つの主要シナリオ(低密度、中密度、高密度)を検討すると、Snを用いた運転は成功するが、Liでは最高密度を除いて、コア内で放射する追加の不純物が必要となる。先進ダイバータの一例として、標準的なシングルヌル構成と比較したスノーフレークプラス構成は、液体金属オプションの利点を活用する上でより適していると思われる。追加の不純物に関しては、現時点ではArとNeのみが考慮されている。これらは、最大電力時においても深いデタッチメント状態の達成と研究を強力に支援できるが、運転に必須ではない。その大きな可能性を完全に活用するには、ターゲット冷却システムの設計に高い柔軟性が要求される。