Developing a robust and reliable divertor with an adequate heat removal capability is one of the most crucial issues for the realization of DEMO. Although lots of designs and technologies have been accumulated for the water cooled divertor and a full tungsten water cooled divertor for ITER has been successfully developed, there is still a gap to catch up the requirements of DEMO mainly because of the neutron irradiation. For the purpose of putting forward a feasible proposal of the divertor for DEMO concept in a short to medium term, new designs for the target and cooling circuit have been explored in this article. According to the distribution characteristics of heat load and neutron irradiation damage on the divertor and the unique properties of materials, CuCrZr and RAFM are chosen as the heat sink material for the plasma facing unit (PFU) at strike zone and other zone respectively, which is named 'dual PFUs'. A single coolant circuit is applied to both PFUs and a new design ideology of the cooling scheme has been developed. To assess the performance of the designs, corresponding thermal and structural response for the PFUs and thermal-hydraulics analysis for the cooling circuit had been performed. The property of CuCrZr in neutron irradiation environment is the main limitation for the performance of the target. And the new design for cooling circuit can effectively reduce the pressure drop without any negative impact on the divertor by rationally allocating the coolant through outer vertical target to inner vertical target and dome.
DEMOの実現にとって、十分な除熱能力を備えた堅牢かつ信頼性の高いダイバータの開発は、最も重要な課題の一つである。水冷ダイバータに関しては多くの設計・技術が蓄積されており、ITER用の全面タングステン水冷ダイバータは既に開発に成功しているものの、DEMOの要求を満たすには、主として中性子照射の影響により、なお克服すべき課題が残されている。本稿では、中期的な視点でDEMOダイバータの実現可能な提案を行うことを目的として、プラズマ対向ユニット（PFU）および冷却回路の新規設計を検討した。ダイバータにおける熱負荷と中性子照射損傷の分布特性、ならびに材料の固有特性に基づき、ストライク点領域の熱シンク材としてCuCrZrを、その他の領域の熱シンク材としてRAFM鋼を採用した、いわゆる「デュアルPFU」方式を提案する。両PFUに対して単一の冷却回路を適用し、新たな冷却方式の設計思想を構築した。本設計の性能評価として、各PFUの熱構造応答解析および冷却回路の熱流動解析を実施した。その結果、CuCrZrの中性子照射環境下における特性劣化が目標性能の主要な制約因子となることが明らかとなった。一方、提案した冷却回路は、外側垂直ターゲットから内側垂直ターゲットおよびドームへの冷却材流量を合理的に配分することにより、ダイバータ全体の性能を損なうことなく圧力損失を効果的に低減できることを示した。