In this work, an investigation of the neutral gas flow in the JET sub-divertor area is presented, with respect to the interaction between the plasma side and the pumping side. The edge plasma side is simulated with the SOLPS code, while the sub-divertor area is modeled by means of the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method, which in the last few years has proved well able to describe rarefied, collisional flows in tokamak sub-divertor structures. Four different plasma scenarios have been selected, and for each of them a user-defined, iterative procedure between SOLPS and DSMC has been established, using the neutral flux as the key communication term between the two codes. The goal is to understand and quantify the mutual influence between the two regions in a self-consistent manner, that is to say, how the particle exhaust pumping system controls the upstream plasma conditions. Parametric studies of the flow conditions in the sub-divertor, including additional flow outlets and variations of the cryopump capture coefficient, have been performed as well, in order to understand their overall impact on the flow field. The DSMC analyses resulted in the calculation of both the macroscopic quantities—i.e. temperature, number density and pressure—and the recirculation fluxes towards the plasma chamber. The consistent values for the recirculation rates were found to be smaller than those according to the initial standard assumption made by SOLPS.
本研究では、JETサブダイバータ領域における中性ガス流の調査を、プラズマ側とポンプ側の相互作用に関して提示する。エッジプラズマ側はSOLPSコードでシミュレーションされ、サブダイバータ領域は直接シミュレーションモンテカルロ（DSMC）法によってモデル化される。この方法は、ここ数年でトカマクサブダイバータ構造内の希薄な衝突流をよく記述できることが実証されている。4つの異なるプラズマシナリオが選択され、それぞれについてSOLPSとDSMCの間のユーザー定義の反復手順が確立され、中性束が2つのコード間の主要な通信項として使用されている。目標は、2つの領域間の相互影響を自己整合的な方法で理解し定量化すること、すなわち、粒子排気ポンプシステムが上流のプラズマ条件をどのように制御するかを理解することである。サブダイバータ内の流れ条件のパラメトリック研究も、追加の流出口やクライオポンプ捕獲係数の変動を含めて、流れ場への全体的な影響を理解するために実施された。DSMC解析により、巨視的量（すなわち温度、数密度、圧力）とプラズマチャンバーへの再循環束の両方の計算が得られた。再循環率の整合的な値は、SOLPSによって行われた初期の標準的な仮定による値よりも小さいことが判明した。