In next-step fusion tokamaks such as SPARC and ITER, achieving high levels of scrape-off-layer power dissipation will be essential to protect the divertor while maintaining good core plasma performance. The Lengyel model for power dissipation is easy to interpret and fast enough to incorporate into plasma control and scoping tools, but it systematically overestimates the impurity concentration required to reach detachment by a factor of relative to experiments and higher-fidelity simulations. In this work, we extended the Lengyel model to match the semi-empirical Kallenbach scaling, which successfully describes detachment access on several operating tokamaks. We found that we can reproduce the experimental scaling by accounting for cross-field transport in the divertor, power and momentum loss due to neutral ionization close to the divertor target and turbulent broadening of the upstream heat flux channel. These corrections cause the impurity concentration required for detachment to decrease faster than , reproducing the scalings found in experiment. The model also quantitatively reproduces the impurity concentration needed to reach detachment in experiment, demonstrating that the extended Lengyel model can be used as a simple, accurate model for detachment access.
次世代核融合トカマク（SPARCやITERなど）では、スクレイプオフ層における高い電力散逸を達成することが、ダイバータを保護しつつ良好なコアプラズマ性能を維持するために不可欠となるだろう。電力散逸に関するLengyelモデルは解釈が容易で、プラズマ制御やスコーピングツールに組み込むのに十分高速であるが、実験およびより高忠実度のシミュレーションと比較して、デタッチメントに達するために必要な不純物濃度を系統的に 倍過大評価する。本研究では、Lengyelモデルを拡張して、複数の運転中のトカマクにおけるデタッチメントアクセスをうまく記述する半経験的Kallenbachスケーリングに一致させた。ダイバータにおける磁場横断輸送、ダイバータ標的近傍の中性粒子電離による電力および運動量損失、上流熱流束チャネルの乱流的拡幅を考慮することで、実験的なスケーリングを再現できることがわかった。これらの補正により、デタッチメントに必要な不純物濃度は よりも速く減少し、実験で見られる スケーリングを再現する。このモデルはまた、実験においてデタッチメントに達するために必要な不純物濃度を定量的に再現し、拡張されたLengyelモデルがデタッチメントアクセスに対する簡潔で正確なモデルとして使用できることを示している。