This work examines the separatrix and Scrape-off-Layer (SOL) characteristics in three scenarios on JET: the Quasi-Continuous Exhaust (QCE) regime, the ITER Baseline scenario, and the X-point Radiator (XPR) regime. All three scenarios are potentially compatible with reactor operations, as they aim to provide power exhaust solutions through different approaches. The QCE regime is distinguished by its generally higher separatrix and SOL collisionality, associating with broader SOL width. These features, combined with the near-double-null (DNX) configuration, introduce several operational challenges on JET. The resulting broader SOL interacts with fast Beam neutrals, contributing to an unfavorable power load on local limiter. The heat load on the Upper Dump Plate Tiles in the QCE regime can be up to 5–6 times higher compared to the other scenarios. Additionally, the energy distribution shows a pronounced inner-outer asymmetry in QCE pulses, with the energy deposited on the outer limiter being up to four times higher than on the inner limiter. However, through careful operational planning and robust real-time protection system, the power loads were effectively managed within acceptable limits during QCE pulses, enabling successful scientific outcomes. As a result, the QCE regime serves as a case study to illustrate the critical need for integrating physics understanding, risk identification, operational strategies, and robust real-time protection to successfully implement new scenarios for fusion devices.
本論文では、JETにおける3つのシナリオ、すなわち準連続排気(QCE)レジーム、ITERベースラインシナリオ、X点放射体(XPR)レジームにおける、セパラトリックスとスクレイプオフ層(SOL)の特性を調査する。これら3つのシナリオはすべて、異なるアプローチによる電力排気ソリューションを提供することを目的としており、炉運転と潜在的に互換性がある。QCEレジームは、一般にセパラトリックスおよびSOLの衝突度が高く、SOL幅が広くなることを特徴とする。これらの特徴は、準ダブルヌル(DNX)配位と相まって、JETにおいていくつかの運転上の課題を引き起こす。結果として生じるより広いSOLは、高速ビーム中性粒子と相互作用し、局所リミッタへの好ましくない電力負荷に寄与する。QCEレジームにおける上部ダンププレートタイルへの熱負荷は、他のシナリオと比較して最大5–6倍高くなる可能性がある。さらに、QCEパルスにおけるエネルギー分布は顕著な内外非対称性を示し、外側リミッタに堆積するエネルギーは内側リミッタの最大4倍に達する。しかしながら、慎重な運転計画と堅牢なリアルタイム保護システムを通じて、QCEパルス中の電力負荷は許容範囲内で効果的に管理され、成功した科学的成果を可能にした。その結果、QCEレジームは、核融合装置の新しいシナリオを成功裏に実装するために、物理的理解、リスク特定、運転戦略、および堅牢なリアルタイム保護を統合する決定的な必要性を示すケーススタディとして機能する。