We present a semi-automated algorithm for designing three-dimensional divertor or limiter plates targeting low heat loads. The algorithm designs the plates in two stages: firstly, the parallel heat flux distribution is caught on vertically-inclined plates at one or several toroidal locations. Secondly, the power per unit area is reduced by stretching, tilting and bending the plates toroidally. Heat transport is modelled using the EMC3-Lite code, which uses an anisotropic diffusion model. We apply this scheme to HSX, a medium-sized stellarator located at the University of Wisconsin–Madison. Starting from the current machine with an extended vessel wall, we construct plates which are able to effectively catch and spread the heat for three different magnetic configurations. The scheme has a computational cost in the order of tens of CPU-minutes, making it a powerful tool for semi-automated plasma-facing component design in three-dimensional environments.
我々は、低熱負荷を対象とした三次元ダイバータまたはリミッタープレートを設計するための半自動アルゴリズムを提示する。このアルゴリズムは、2つの段階でプレートを設計する。第一に、平行熱流束分布が、1つまたは複数のトロイダル位置における垂直に傾斜したプレート上で捕捉される。第二に、単位面積あたりの電力は、プレートをトロイダル方向に延伸、傾斜、および曲げることによって低減される。熱輸送は、異方性拡散モデルを用いるEMC3-Liteコードを用いてモデル化される。我々は、ウィスコンシン大学マディソン校にある中型ステラレータであるHSXにこの手法を適用する。拡張された容器壁を備えた現在の装置から開始して、3つの異なる磁気配位に対して熱を効果的に捕捉および分散できるプレートを構築する。この手法の計算コストは数十CPU分のオーダーであり、三次元環境における半自動プラズマ対向機器設計のための強力なツールとなる。