ダイバータコードSONICによる原型炉設計レビュー論文が editor’s choice article に選ばれました。
2022年10月に、ダイバータ･シミュレーションコードSONICによる原型炉ダイバータ設計の成果およびモデル開発の現状を総括した論文（本年4月にWEB科学専門誌Processesに掲載）がeditor’s choice articles に選ばれました。
論文タイトル
Development and application of SONIC divertor simulation code to power exhaust design of Japanese DEMO divertor
(和訳)日本の原型炉ダイバータにおける熱排出設計へのSONICダイバータ･シミュレーションコードの開発と適用
著者名
Nobuyuki Asakura(QST), Kazuo Hoshino(Keio University), Yuki Homma(QST), Yoshiteru Sakamoto(QST) and Joint Special Design Team for Fusion DEMO
(代表)朝倉伸幸（六ヶ所研究所 プラズマ理論シミュレーショングループ）
星野一生（慶応義塾大学）、本間 裕貴（BA計画調整グループ）、坂本宜照（核融合炉システム研究グループ）、原型炉設計合同特別チーム
雑誌名
Special Issue "Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulations for Fusion Reactors" (WEB出版社：MDPI)
掲載日、巻、ページ等
2022年4月28日、第10巻(5号), ページ872;
DOI：https://doi.org/10.3390/pr10050872
論文のアブストラクト
An integrated divertor simulation code, SONIC, has been developed in order to predict a self-consistent transport solution of the plasma, neutral and impurities in the scrape-off layer (SOL) and divertor. SONIC code has contributed to determining the divertor design and power handling scenarios for the Japanese (JA) fusion demonstration (DEMO) reactor. Radiative cooling scenario of Ar impurity seeding and the divertor performance have been demonstrated to evaluate the power exhaust scenarios with Psep = 230–290 MW. The simulation identified the decay length of the total parallel heat flux profile as being broader than the electron one, because of the ion convective transport from the outer divertor to the upstream SOL, produced by the plasma flow reversal. The flow reversal also reduced theimpurity retention in the outer divertor, which may produce the partial detachment. Divertor operation margin of key power exhaust parameters to satisfy the peak qtarget £ 10 MWm−2 was determined in the low nesep of 2 − 3 × 1019 m−3 under severe conditions such as reducing radiation loss fraction, i.e., f*raddiv = (Pradsol + Praddiv)/Psep and diffusion coefficients (c and D). The divertor geometry and reference parameters (f*raddiv ~ 0.8, c = 1 m2s−1, D = 0.3 m2s−1) were consistent with the low nesep operation of the JA DEMO concepts. For either severe assumption of f*raddiv ~ 0.7 or c and D to their half values, higher nesep operation was required. In addition, recent investigations of physics models (temperature-gradient force on impurity, photon transport, neutral–neutral collision) under the DEMO relevant SOL and divertor condition are presented.
（日本語概要）
日本の原型炉を想定し、ダイバータ運転に影響する主要なパラメータについてSONICコードでのシミュレーションの開発およびその適用結果をまとめた。基本プラズマ設計(JA DEMO2014)と改善設計案（非円形度を高めプラズマ電流を増加し、運転密度を高めAr不純物を増加した設計）について、想定される低密度のプラズマ運転条件でダイバータシミュレーションを行った。主要な熱排出パラメータ（SOLへの排出パワー、SOL密度、Ar不純物入射量および放射損失割合、拡散係数）を変化して、非接触プラズマへの影響を評価し、ダイバータ板での最大熱負荷を10MWm-2以下となる条件を明らかにした。現在、標準としているパラメータ設定で両設計案ともに運転可能であるが、さらに厳しい条件を想定すると後者の方が運転可能な範囲は広い。さらに、部分非接触ダイバータにおける接触プラズマ領域のプラズマ温度を低下し、SOL上流での不純物密度を下げることも重要な運転条件の評価基準となることを指摘した。