The power exhaust proves to be one of the most challenging and concept–defining aspects in the design of a commercial fusion power plant, while the magnetic coil system, capable of supporting advanced exhaust solutions, emerges as one of the main design and cost drivers. Consequently, much effort should be dedicated to the optimisation of a robust global magnetic configuration, which integrates both the plasma and edge scenarios, while ensuring engineering feasibility and compatibility with the available technology. Here we present a multidisciplinary framework employed to analyse, evaluate, and optimise the Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) equilibrium configuration, coupled with a viable divertor solution, and a compatible poloidal field coil system. The complexity of this task leads to a multitude of potentially conflicting requirements and competing constraints. We identify interfaces and conflicts between the aspects of the design that were previously considered independently, and highlight the key benefits, trends, and trade–offs between alternative configurations. We demonstrate that advanced exhaust solutions, simultaneously applied to both inboard and outboard divertors, are accessible with feasible coil sets under conditions relevant for STEP. We show that the most promising inner–X geometry, paired with the outer super–X configuration, can significantly enhance divertor's power handling capability, allowing access to stable detached regimes. The coil set feasibility is further assessed considering its compatibility with the assumed plasma initiation scenario, and with the most demanding plasma current density profiles utilising alternative heating and current drive schemes.
電力排気は、商業核融合発電所の設計において最も困難で概念を定義づける側面の一つであることが実証されており、一方で、先進的な排気ソリューションを支援できる磁気コイルシステムは、主要な設計およびコスト要因の一つとして浮上している。したがって、プラズマおよびエッジシナリオの両方を統合し、工学的実現可能性と利用可能な技術との適合性を確保する、堅牢な全体磁気構成の最適化に多大な努力を注ぐべきである。ここでは、エネルギー生産用球状トカマク（STEP）の平衡構成を、実現可能なダイバータソリューションおよび適合性のあるポロイダル磁場コイルシステムと組み合わせて、分析、評価、最適化するために用いられる学際的フレームワークを提示する。このタスクの複雑さは、潜在的に相反する多数の要件と競合する制約を生み出す。我々は、以前は独立に検討されていた設計の側面間のインターフェースと衝突を特定し、代替構成間の重要な利点、傾向、およびトレードオフを強調する。我々は、内側および外側ダイバータの両方に同時に適用される先進的な排気ソリューションが、STEPに関連する条件下で実現可能なコイルセットで利用可能であることを実証する。最も有望な内側X形状と外側スーパーX構成を組み合わせることで、ダイバータの電力処理能力を大幅に向上させ、安定した非接触状態へのアクセスを可能にすることを示す。コイルセットの実現可能性は、想定されるプラズマ開始シナリオとの適合性、および代替加熱・電流駆動方式を利用する最も要求の厳しいプラズマ電流密度プロファイルとの適合性を考慮してさらに評価される。