The heating of tungsten monoblocks at the ITER divertor vertical targets is calculated using the heat flux predicted by three-dimensional ion orbit modelling. The monoblocks are beveled to a depth of 0.5 mm in the toroidal direction to provide magnetic shadowing of the poloidal leading edges within the range of specified assembly tolerances, but this increases the magnetic field incidence angle resulting in a reduction of toroidal wetted fraction and concentration of the local heat flux to the unshadowed surfaces. This shaping solution successfully protects the leading edges from inter-ELM heat loads, but at the expense of (1) temperatures on the main loaded surface that could exceed the tungsten recrystallization temperature in the nominal partially detached regime, and (2) melting and loss of margin against critical heat flux during transient loss of detachment control. During ELMs, the risk of monoblock edge melting is found to be greater than the risk of full surface melting on the plasma-wetted zone. Full surface and edge melting will be triggered by uncontrolled ELMs in the burning plasma phase of ITER operation if current models of the likely ELM ion impact energies at the divertor targets are correct. During uncontrolled ELMs in pre-nuclear deuterium or helium plasmas at half the nominal plasma current and magnetic field, full surface melting should be avoided, but edge melting is predicted.
ITERダイバータ垂直ターゲットにおけるタングステンモノブロックの加熱は、三次元イオン軌道モデリングによって予測された熱流束を用いて計算される。モノブロックは、指定された組立公差の範囲内でポロイダル方向の前縁部に磁気遮蔽を提供するために、トロイダル方向に0.5 mmの深さまでベベル加工されているが、これにより磁場の入射角が増大し、トロイダル方向の濡れ面積率が減少して、遮蔽されていない表面への局所熱流束が集中する。このシェーピング手法は、ELM間の熱流束から前縁部を保護することに成功するが、その代償として、(1) 名目上の非剥離領域において主荷重面の温度がタングステンの再結晶温度を超える可能性があること、および (2) 剥離制御の過渡的喪失時に臨界熱流束に対する余裕が失われ、溶融が生じる可能性があること、が挙げられる。ELM中においては、モノブロック前縁部の溶融リスクは、プラズマ接触領域における全面溶融のリスクよりも大きいことが判明した。ITERの燃焼プラズマ運転段階において、ダイバータターゲットでのELMイオン衝突エネルギーの現在のモデルが正しければ、制御不能なELMによって全面溶融および前縁部溶融が引き起こされるであろう。核融合燃焼前の重水素またはヘリウムプラズマにおいて、公称プラズマ電流および磁場の半分の条件での制御不能なELM中には、全面溶融は回避されるべきであるが、前縁部溶融が予測される。