SOLPS-ITER simulations of the European DEMO reactor with a Super-X divertor, which has larger major radius at the outer target and increased connection length, show an increased operational space for divertor power exhaust compared to the conventional single-null configuration. Using a multi-fluid approach with fluid neutrals and charge-state bundling of impurities, we assessed the existence and boundaries of the operational space in the single-null and Super-X configurations by carrying out fuelling, seeding and power scans. Compared to the conventional single-null divertor, the Super-X divertor offers lower impurity concentration (factor ∼2 lower) at the same main plasma density, and consistent with this, it has lower main plasma density at the same impurity concentration level. This observed difference is in line with the simple analytical Lengyel model predictions resulting from the increased connection length in the super-X configuration. DEMO with a Super-X divertor demonstrates remarkable robustness against increases in input power, and in this study is able to exhaust the maximum expected steady-state separatrix-crossing power of 300 MW while maintaining acceptable impurity concentration along the separatrix This is something that was not possible in the single-null configuration in this study. This robustness of the Super-X divertor lies mostly in its capability to sufficiently dissipate power in its divertor via argon (Ar) radiation at acceptable Ar concentration, which is related to two factors: long (with respect to single-null) parallel connection length from the upstream to the outer target and higher but tolerable extrinsic impurity concentration at higher input powers. Finally, consistent with neon-seeded simulations of ITER, it is observed in all our simulations that the plasma density drops with increasing Ar concentration given fixed power input. We find that as the Ar content increases, the accompanying enhancement of Ar radiation reduces the power available for deuterium (D) to be ionized, thus limiting the D ionization particle source, and consequently reducing the plasma density.
SOLPS-ITERを用いた欧州DEMO炉のSuper-Xダイバータ（外側ターゲットにおけるより大きな主半径と増加した接続長を有する）のシミュレーションは、従来のシングルヌル配位と比較して、ダイバータ排熱のための運転領域が拡大することを示している。流体中性粒子と電荷状態バンドリングを備えたマルチ流体アプローチを用いて、燃料供給、シーディング、およびパワースキャンを実施することにより、シングルヌル配位とSuper-X配位における運転領域の存在と境界を評価した。従来のシングルヌルダイバータと比較して、Super-Xダイバータは、同じ主プラズマ密度においてより低い不純物濃度（約2倍低い）を提供し、これと整合的に、同じ不純物濃度レベルにおいてより低い主プラズマ密度を有する。この観測された差異は、Super-X配位における接続長の増加に起因する単純な解析的Lengyelモデルの予測と一致する。DEMOのSuper-Xダイバータは、入力パワーの増加に対して顕著な堅牢性を示し、本研究では、セパラトリックス横断パワーの定常状態における最大値300 MWを、セパラトリックスに沿った許容可能な不純物濃度を維持しながら排出することが可能である。これは、本研究のシングルヌル配位では不可能であったことである。Super-Xダイバータのこの堅牢性は、そのダイバータ内でアルゴン（Ar）放射を介して十分にパワーを散逸させる能力に主に起因しており、これは2つの要因に関連している：（シングルヌルに対して）上流から外側ターゲットまでの長い平行接続長と、より高い入力パワーにおける高いが許容可能な外部不純物濃度である。最後に、ネオンシーディングを用いたITERシミュレーションと整合的に、我々のすべてのシミュレーションにおいて、固定された入力パワーに対してAr濃度の増加とともにプラズマ密度が低下することが観測された。Ar含有量が増加するにつれて、Ar放射の対応する増強が重水素（D）の電離に利用可能なパワーを減少させ、それによってD電離粒子源を制限し、結果としてプラズマ密度を低下させることが分かった。