The large variety of plasma shapes produced in the TCV tokamak places unique demands on the plasma facing surfaces. In particular, the central column graphite armour tiles are solicited during the creation of all TCV plasmas and function as power handling surfaces for both limited and diverted discharges. The higher power flux densities accompanying the addition of electron cyclotron heating systems have necessitated a new, optimized, design for these tiles. The optimization process and the subsequent new tile design are described. A basic `two point' model of the scrape-off layer plasma in conjunction with TCV equilibrium reconstructions and a simplified representation of the local magnetic field line geometry are used to impose simulated power flux densities onto a parametric toroidal tile contour. The thermo-mechanical response of the tile is then investigated via full 3-D finite element simulations accounting for the non-linear temperature dependence of the graphite thermal diffusivity and radiation from the tile surface. The final design choice is a compromise between the requirements for adequate power handling for a range of magnetic configurations, the need to protect against tile edge misalignment in the presence of grazing field line angles of incidence and the space restrictions imposed by vacuum vessel design.
TCVトカマクで生成される多種多様なプラズマ形状は、プラズマ対向面に特有の要求を課す。特に、中央柱の黒鉛タイルは、すべてのTCVプラズマの生成時に負荷を受け、リミター配位およびダイバータ配位の両方において電力処理面として機能する。電子サイクロトロン加熱システムの追加に伴うより高い電力束密度により、これらのタイルに対する新たな最適化設計が必要となった。本論文では、最適化プロセスとその後の新タイル設計について述べる。スクレイプオフ層プラズマの簡易「二点」モデルを、TCV平衡再構成および局所磁力線幾何学の簡略化表現と組み合わせて用い、シミュレーションによる電力束密度をトロイダル方向のタイル輪郭に適用する。その後、タイルの熱機械応答を、黒鉛の熱拡散率の非線形温度依存性とタイル表面からの放射を考慮した完全三次元有限要素シミュレーションにより調査する。最終設計の選択は、多様な磁気配位に対する十分な電力処理能力の要件、掠り角の磁力線入射角の存在下でのタイル端部の位置ずれに対する保護の必要性、および真空容器設計によって課される空間的制約の間の妥協点である。