Divertor detachment is crucial for particle and power exhaust in future fusion reactors. The EAST lower tungsten divertor, with its ‘corner slot’ structure, exhibits remarkable geometric closure, and thus enhances neutral trapping. In this work, SOLPS-ITER modeling based on EAST experiments is conducted to explore the underlying mechanisms of the effects of strike point location on energy and particle detachment. Three H-mode cases with strike point locations on the horizontal target, corner and vertical target are selected for the investigation. Comparisons of the detachment thresholds between the three cases via density scan modeling demonstrate satisfactory consistency with experiments. It is found that among the three cases the horizontal target has the lowest detachment threshold. This is attributed to recycled neutrals accumulating in the closed corner to form a neutral cushion with intense neutral–plasma interactions, where energy and momentum losses are more significant. Furthermore, the energy and momentum losses are closely linked, and the correlation between volumetric losses and target temperature is established. Additionally, the contributions of different collisions on the energy and momentum balance in the particle detachment regime are quantitatively evaluated. The simulations indicate that atom–plasma charge exchange collisions make significant contributions to the momentum loss, thus reducing the ion flux to the target; meanwhile, molecule–plasma elastic collisions play a key role in the closed corner with strong molecule accumulation. Molecule-associated recombination also provides a potential volumetric recombination channel to reduce the ion target flux. This study improves the understanding of strike point location and neutral–plasma collisions on momentum and energy detachment, which is important for divertor optimization and heat flux control, supporting long-pulse detachment operation in EAST.
ダイバータ・デタッチメントは、将来の核融合炉における粒子および電力排気にとって極めて重要である。EAST下部タングステンダイバータは、その「コーナースロット」構造により、顕著な幾何学的閉鎖性を示し、その結果、中性粒子の捕捉を強化する。本研究では、EAST実験に基づくSOLPS-ITERモデリングを実施し、ストライクポイント位置がエネルギーおよび粒子のデタッチメントに及ぼす影響の根底にあるメカニズムを探求する。ストライクポイント位置が水平ターゲット、コーナー、垂直ターゲットにある3つのHモードケースを調査対象として選択した。密度スキャンモデリングによる3つのケース間のデタッチメント閾値の比較は、実験と良好な一致を示す。3つのケースの中で、水平ターゲットが最も低いデタッチメント閾値を有することが見出された。これは、閉じたコーナーにリサイクル中性粒子が蓄積し、強い中性粒子-プラズマ相互作用を伴う中性粒子クッションを形成し、そこでエネルギーおよび運動量損失がより顕著になることに起因する。さらに、エネルギー損失と運動量損失は密接に関連しており、体積損失とターゲット温度との相関が確立される。加えて、粒子デタッチメント領域におけるエネルギーおよび運動量バランスに対する異なる衝突の寄与が定量的に評価される。シミュレーションは、原子-プラズマ電荷交換衝突が運動量損失に有意に寄与し、それによってターゲットへのイオン束を低減することを示す。一方、分子-プラズマ弾性衝突は、強い分子蓄積を伴う閉じたコーナーにおいて重要な役割を果たす。分子関連再結合もまた、ターゲットへのイオン束を低減するための潜在的な体積再結合チャネルを提供する。本研究は、ストライクポイント位置および中性粒子-プラズマ衝突が運動量およびエネルギーのデタッチメントに及ぼす影響の理解を向上させ、これはダイバータ最適化と熱流束制御にとって重要であり、EASTにおける長パルス・デタッチメント運転を支援する。