The predicted divertor conditions for the SPARC tokamak are calculated using SOLPS-ITER for a range of scrape-off-layer (SOL) heat flux widths λq, input powers, and particle fueling locations. Under H-mode scenario conditions with an upstream separatrix density of 1 m−3, the most conservative range of λq extrapolations (0.15 mm) results in extremely high unmitigated particle and energy fluxes to the divertor, both under full field (12.2 T) and power ( = 29 MW) conditions, and 2/3 field with = 10 MW. Increasing the cross-field SOL diffusivities by 2–10× reduces the magnitude of the mitigation challenge, however strategies such as impurity seeding or strike-point-sweeping will likely still be required.A combination of steady-state and time-dependent SOLPS-ITER simulations are used to map out phase space diagrams of upstream and divertor conditions. The simulations include parallel currents but neglect cross-field drifts. At low upstream density the inner and outer divertor conditions are highly asymmetric, with a large temperature difference and significant heat fluxes driven by parallel currents. The solution has sharp bifurcations with a region of hysteresis, depending on whether the initial state is at a low or high density. This behavior is observed even when the fueling location, cross-field diffusivity, and impurity level is changed, although the density window with asymmetry is reduced with increasing diffusivity. The addition of neon impurity seeding reduces the divertor heat fluxes, but also causes a drop in the upstream electron density with fixed particle throughput. This drop can be counteracted by increased main ion throughput, however too much neon results in a back transition into the asymmetric divertor regimes suggesting a need for control of both main ion and impurity seeding levels to achieve a desired divertor state.
SPARCトカマクのダイバータ条件の予測を、スクレイプオフ層（SOL）熱流束幅λq、入力パワー、粒子入射位置の範囲にわたってSOLPS-ITERを用いて計算した。上流セパラトリックス密度が1 m−3のHモードシナリオ条件では、λq外挿の最も保守的な範囲（0.15 mm）により、フル磁場（12.2 T）・フルパワー（ = 29 MW）条件および2/3磁場・ = 10 MW条件の両方において、未緩和の粒子・エネルギー束がダイバータへ極めて高くなることが結果として得られる。横断磁場SOL拡散係数を2～10倍に増加させると緩和課題の大きさは低減するが、不純物シーディングやストライク点スイープなどの方策が依然として必要となるだろう。定常および時間依存のSOLPS-ITERシミュレーションの組み合わせを用いて、上流およびダイバータ条件の位相空間図を描出した。シミュレーションは平行電流を含むが、横断磁場ドリフトは無視する。低上流密度では、内側・外側ダイバータ条件は強く非対称となり、大きな温度差と平行電流によって駆動される有意な熱流束が生じる。解は、初期状態が低密度か高密度かに依存して、ヒステリシス領域を伴う鋭い分岐を持つ。この挙動は、粒子入射位置、横断磁場拡散係数、不純物レベルを変更しても観察されるが、非対称性を伴う密度窓は拡散係数の増加とともに狭くなる。ネオン不純物シーディングの追加はダイバータ熱流束を低減するが、粒子スループットを固定した場合には上流電子密度の低下も引き起こす。この低下はメインイオンスループットの増加によって打ち消すことができるが、ネオンが多すぎると非対称ダイバータ領域へ逆遷移し、所望のダイバータ状態を達成するにはメインイオンと不純物シーディングレベルの両方の制御が必要であることが示唆される。