This paper presents the results of a preliminary assessment conducted to estimate the thermal response and erosion lifetime of the ITER divertor targets clad either with carbon-fibre composite or tungsten during type I ELMs. The one-dimensional thermal/erosion model, used for the analyses, is briefly described. It includes all the key surface heat transfer processes such as evaporation, melting, and radiation, and their interaction with the bulk thermal response, and it is based on an implicit finite-difference scheme, which allows for temperature-dependent material properties.The cases analysed clarify the influence of several ELM parameters on the heat transfer and erosion processes at the target (i.e. characteristic plasma ELM energy loss from the pedestal, fraction of the energy reaching the divertor, broadening of the strike-points during ELMs, duration and waveform of the ELM heat load) and design/material parameters (i.e. inclination of the target, type and thickness of the armour material, and for tungsten only, fraction of the melt layer loss). Comparison is made between cases where all ELMs are characterized by the same fixed averaged parameters, and cases where instead the characteristic parameters of each ELM are evaluated in a random fashion by using a standard Monte Carlo technique, based on distributions of some of the variables of interest derived from experiments in today's machines.Although uncertainties rule out providing firm quantitative predictions, the results of this study are useful to illustrate trends. Based on the results, the implications on the design and operation are discussed and priorities are determined for the R&D needed to reduce the remaining uncertainties.
本文は、カーボンファイバー複合材またはタングステンで被覆されたITERダイバータターゲットの熱応答とエロージョン寿命を、タイプI ELM中に評価するために実施された予備的評価の結果を示すものである。解析に用いた一次元熱/エロージョンモデルについて簡潔に説明する。このモデルには、蒸発、溶融、放射などの主要な表面熱輸送プロセスと、バルクの熱応答との相互作用がすべて含まれており、温度依存性のある材料特性を考慮した陰的有限差分スキームに基づいている。解析対象としたケースは、ELMのいくつかのパラメータ（すなわち、ペデスタルからの特徴的なプラズマELMエネルギー損失、ダイバータに到達するエネルギーの割合、ELM中のストライク点の広がり、ELM熱負荷の持続時間と波形）および設計/材料パラメータ（すなわち、ターゲットの傾斜角、アーマー材料の種類と厚さ、タングステンの場合は溶融層損失の割合）が、ターゲットの熱輸送およびエロージョンプロセスに及ぼす影響を明らかにする。比較は、すべてのELMが同じ固定された平均パラメータで特徴づけられる場合と、代わりに各ELMの特徴的パラメータが、現在の装置での実験から導出された対象変数の一部の分布に基づいて、標準的なモンテカルロ法を用いてランダムに評価される場合との間で行われる。不確実性により確固たる定量的予測はできないものの、本研究の結果は傾向を示すのに有用である。結果に基づき、設計と運転への影響について議論し、残る不確実性を低減するために必要なR&Dの優先順位を決定する。