Detachment experiments have been carried out in the linear plasma device Magnum-PSI by increasing the gas pressure near the target. In order to have a proper detailed analysis of the mechanism behind momentum and power loss in detachment, a quantitative match is pursued between B2.5-Eunomia solutions and experimental data. B2.5 is a multi fluid plasma code and Eunomia is a Monte Carlo solver for neutral particles, and they are coupled together to provide steady-state solution of the plasma and neutral distribution in space. B2.5-Eunomia input parameters are adjusted to produce a close replication of the plasma beam measured in the experiments without any gas puffing in the target chamber. Using this replication as an initial condition, the neutral pressure near the plasma beam target is exclusively increased during simulation, matching the pressures measured in the experiments. Reasonable agreement is found between the electron temperature of the simulation results with experimental measurements using laser Thomson scattering near the target. The simulations also reveal the effect of increased gas pressure on the plasma current, effectively reducing the current penetration from the plasma source. B2.5-Eunomia is capable of reproducing detachment characteristics, namely the loss of plasma pressure along the magnetic field and the reduction of particle and heat flux to the target. The simulation results for plasma and neutrals will allow future studies of the exact contribution of individual plasma-neutral collisions to momentum and energy loss in detachment in Magnum-PSI.
線形プラズマ装置Magnum-PSIにおいて、ターゲット近傍のガス圧を上昇させることにより、剥離実験を実施した。剥離における運動量損失とエネルギー損失の背後にあるメカニズムを適切に詳細分析するため、B2.5-Eunomiaの解と実験データとの定量的な一致を追求した。B2.5は多流体プラズマコードであり、Eunomiaは中性粒子用のモンテカルロソルバーであり、これらを結合してプラズマと中性粒子の空間分布の定常解を得る。B2.5-Eunomiaの入力パラメータは、ターゲットチャンバー内でのガス吹き付けなしの実験で測定されたプラズマビームを忠実に再現するように調整された。この再現結果を初期条件として用い、シミュレーション中にプラズマビームターゲット近傍の中性ガス圧のみを増加させ、実験で測定された圧力に一致させた。ターゲット近傍でのレーザートムソン散乱を用いた実験測定とシミュレーション結果の間で、電子温度に関して合理的な一致が見られた。シミュレーションはまた、ガス圧増加がプラズマ電流に及ぼす影響を明らかにし、プラズマ源からの電流浸透を効果的に低減することを示した。B2.5-Eunomiaは、磁場に沿ったプラズマ圧力の損失、ならびにターゲットへの粒子束および熱流束の低減という剥離特性を再現することが可能である。プラズマおよび中性粒子に関するシミュレーション結果は、Magnum-PSIにおける剥離中の運動量損失およびエネルギー損失に対する個々のプラズマ-中性粒子衝突の正確な寄与を解明する将来の研究を可能にするものである。