A novel approach for explicitly and robustly accounting for epistemic uncertainties in plasma confinement in the 0D design of tokamaks is presented, in which the plasma safety factor at the 95th percentile flux surface, q95, is used to apply a design margin on confinement in terms of the H-factor, H. The PROCESS code is used to explore the EU-DEMO design space in terms of aspect ratio, major radius, q95, and net electric power, using the above approach. A comprehensive account of the input assumptions and underlying models used is given. We formulate a proposal for a new EU-DEMO design point which addresses some key shortcomings of the previous design point (EU-DEMO 2017 (Wenninger and Kembleton 2017 Technical Report EFDA_D_2NDSKT (EUROfusion); Siccinio et al 2022 Fusion Eng. Des.176 113047)), in particular by the inclusion of an explicit and quantified design margin for epistemic confinement uncertainties, and a considerable reduction in divertor heat loads during re-attachment. We find that self-consistently including a size-able margin on confinement using our approach considerably reduces the potential of a reactor, compared with no margin. However, we argue that by doing so, the engineering design of future tokamak fusion power plants can effectively be insulated from epistemic confinement uncertainties insofar as possible, facilitating the design process.
トカマクの0次元設計において、プラズマ閉じ込めにおける認識論的不確かさを明示的かつ頑健に考慮するための新しいアプローチを提示する。このアプローチでは、第95百分位磁束面におけるプラズマ安全係数q95を用いて、H因子Hに関して閉じ込めに設計マージンを適用する。上記のアプローチを用いて、PROCESSコードを使用し、アスペクト比、大半径、q95、および正味発電電力に関してEU-DEMO設計空間を探索する。使用した入力仮定と根底にあるモデルの包括的な説明を与える。我々は、先行する設計点（EU-DEMO 2017（Wenninger and Kembleton 2017 Technical Report EFDA_D_2NDSKT (EUROfusion); Siccinio et al 2022 Fusion Eng. Des.176 113047））のいくつかの重要な欠点に対処する、新しいEU-DEMO設計点の提案を策定する。特に、認識論的閉じ込め不確かさに対する明示的かつ定量化された設計マージンの組み込み、および再付着時のダイバータ熱負荷の大幅な低減により、その欠点に対処する。我々は、我々のアプローチを用いてかなりの大きさの閉じ込めマージンを自己無撞着に含めることが、マージンなしの場合と比較して、原子炉の潜在的可能性を大幅に低減することを見いだす。しかしながら、そうすることにより、将来のトカマク核融合発電所の工学設計は、可能な限り認識論的閉じ込め不確かさから効果的に隔離され得ると我々は主張し、それにより設計プロセスが促進される。