The ability for tokamaks to exhaust power in the boundary via impurity radiation is explored using empirical scalings and a simple 0D exhaust model, focusing on the scaling with toroidal field and major radius. By combining a scaling for the heat flux width and the L-H threshold power, the parallel heat flux in the SOL is shown to scale strongly with magnetic field, while having little to no scaling with machine size, . Despite the increased heat flux at high field, it is shown that target temperatures relevant to detachment can be reached with finite main-ion dilution for a variety of impurity seeding gases, although non-equilibrium ionization balance is required in most cases. The necessary impurity fractions are estimated to scale like , a result that is facilitated by an increase in upstream temperature at high relative to peaks in the impurity cooling-curves. This scaling indicates that for optimizing reactors, minimizing device size while maximizing toroidal field, an approach shown to be consistent with energy confinement scaling, will also maximize the feasibility of reaching detachment at the lowest dilution. Despite this, analysis suggests an increase in the impurity fractions relative to existing devices will be required to exhaust power in a reactor-scale tokamak, with validation of impurity radiation physics required before both simple and detailed models can make reliable predictions of absolute fZ.
トカマクにおける境界部の電力排気能力を、不純物放射を介して調査するため、経験則スケーリングと単純な0次元排気モデルを用い、トロイダル磁場と主半径に対するスケーリングに焦点を当てる。熱流束幅のスケーリングとL-H遷移閾値電力を組み合わせることで、SOLにおける平行熱流束は磁場に対して強くスケールし、装置サイズに対してはほとんどスケールしないことが示される。高磁場における熱流束の増加にもかかわらず、有限の主イオン希釈を伴う場合、多様な不純物シーディングガスに対してダイバータの detachment に関連するターゲット温度に到達可能であることが示されるが、ほとんどの場合、非平衡電離バランスが必要となる。必要な不純物割合は のようにスケールすると推定され、この結果は、高 における上流温度が不純物冷却曲線のピークに対して相対的に上昇することによって促進される。このスケーリングは、炉心の最適化において、装置サイズを最小化しトロイダル磁場を最大化するアプローチが、エネルギー閉じ込めスケーリングと整合的であるとともに、最低の希釈で detachment に到達する実現可能性も最大化することを示している。それにもかかわらず、解析によれば、炉心規模のトカマクで電力を排気するには、既存装置と比較して不純物割合の増加が必要であり、絶対的な fZ の信頼性の高い予測を単純モデルと詳細モデルの両方で行う前に、不純物放射物理の検証が求められる。