The companion part A paper (Stangeby et al 2022) reports a number of independent estimates indicating that high-duty-cycle DT tokamaks starting with pilot plants will likely experience rates of net erosion and deposition of solid PFC, plasma facing component, material in the range of 103 to 104 kg yr−1, regardless of the material used. The subsequent redeposition of such large quantities of material has the potential for major interference with tokamak operation. Similar levels and issues will be involved if ∼continuous low-Z powder dropping is used for surface conditioning of DT tokamaks, independent of the material used for the PFC armor. In Stangeby et al (2022) (part A) it is proposed that for high-duty-cycle DT tokamaks, non-metallic low-Z refractory materials such as ceramics (graphite, SiC, etc) used as in situ replenishable, relatively thin—of order mm—claddings on a substrate which is resistant to neutron damage could provide a potential solution for protecting the main walls, while reducing the risk of degrading the confined plasma. Assessment of whether such an approach is viable will require information, much of which is not available today. Section 6 of part A identifies a partial list of major physics questions that will need to be answered in order to make an informed assessment. This part B report describes R&D needed to be done in present tokamaks in order to answer many of these questions. Most of the required R&D is to establish better understanding of low-Z slag generation and to identify means to safely manage it. Powder droppers provide a unique opportunity to carry out controlled studies on the management of low-Z slag in current tokamaks, independent of whether their protection tiles use low-Z or high-Z material.
姉妹論文パートA（Stangeby et al 2022）は、パイロットプラントから始まる高デューティサイクルDTトカマクでは、使用される材料にかかわらず、固体PFC（プラズマ対向コンポーネント）材料の正味の侵食および堆積速度が103〜104 kg yr−1の範囲になると予想されることを示す、いくつかの独立した推定値を報告している。このような大量の材料のその後の再堆積は、トカマクの運転に重大な支障をきたす可能性がある。DTトカマクの表面調整に〜連続的な低Z粉末滴下が使用される場合も、PFCアーマーに使用される材料にかかわらず、同様のレベルと問題が伴うことになる。Stangeby et al（2022）（パートA）では、高デューティサイクルDTトカマクについて、中性子損傷に耐性のある基板上に、その場で補充可能な比較的薄い（数mm程度の）被覆として使用されるセラミックス（グラファイト、SiCなど）などの非金属低Z難燃性材料が、閉じ込めプラズマを劣化させるリスクを低減しつつ、主壁を保護するための潜在的な解決策となり得ると提案されている。そのようなアプローチが実現可能かどうかの評価には、現在のところ入手できない情報が必要となる。パートAのセクション6では、十分な情報に基づく評価を行うために回答が必要な主要な物理的疑問点の一部が列挙されている。本パートBの報告書では、これらの疑問点の多くに回答するために、現在のトカマクで実施する必要があるR&Dについて述べている。必要なR&Dの大部分は、低Zスラグの生成に関するより良い理解を確立し、それを安全に管理する手段を特定することである。粉末滴下装置は、保護タイルが低Z材料か高Z材料かのいずれを使用するかにかかわらず、現在のトカマクにおいて低Zスラグの管理に関する制御された研究を実施する独自の機会を提供する。