Future fusion reactors require a safe, steady state divertor operation. The required detached operation is, in tokamaks with metal walls, usually achieved by seeding of impurities, such as nitrogen. With strong seeding levels, the dominant radiation is emitted from a small, poloidally localized volume inside the confined region, in the vicinity of the X-point. The location of the radiating volume is observed to vary relative to the X-point depending on seeding and power levels, i.e. depending on the degree of detachment. At the ASDEX Upgrade tokamak, the position of the radiator relative to the X-point can be controlled in real time by a modulation of the nitrogen puff level. At a certain height of the radiator above the X-point, an ELM-suppressed regime is observed with minimal reduction of confinement. While the control of the X-point radiator already allows operation in full detachment at a dissipated power fraction of around 95 %, which is required for a future reactor and was previously never achieved in a controlled way, such an ELM-suppressed regime additionally eliminates the challenge of the transient, intolerably high heat fluxes by ELMs. Both requirements are met in the presented regime while maintaining a high energy confinement at high density.
将来の核融合炉には、安全で定常的なダイバータ運転が必要である。金属壁を有するトカマクにおいて、要求されるデタッチメント運転は、通常、窒素などの不純物のシーディングによって達成される。強いシーディング条件下では、支配的な放射は、閉じ込め領域内部のX点近傍にある、トロイダル方向に局在した小さな体積から放出される。放射体積の位置は、シーディングおよびパワーのレベル、すなわちデタッチメントの程度に応じて、X点に対して変化することが観測されている。ASDEX Upgradeトカマクでは、X点に対する放射体の位置は、窒素パフレベルの変調によってリアルタイムに制御可能である。X点の上方のある高さにおいて、閉じ込めの低下が最小限であるELM抑制状態が観測される。X点放射体の制御により、将来の炉で要求され、これまで制御された方法では達成されたことのない、放射パワー割合約95%での完全デタッチメント運転がすでに可能である一方、このようなELM抑制状態は、ELMによる過渡的で許容不可能な熱流束という課題をさらに排除する。提示された状態では、高密度かつ高閉じ込めを維持しながら、両方の要件が満たされる。