The scrape-off layer and divertor plasma conditions have been carefully analysed in dedicated ASDEX Upgrade experiments consisting of low-density L-mode discharges, with both forward and reversed toroidal magnetic fields and plasma currents. In the forward field, the outer divertor plasma is in a low-recycling regime with peak target temperature above 25 eV. In the reversed field with similar main plasma parameters, the target temperature is below 15 eV and the density is 5 times as high as in the forward field, indicating a higher recycling regime in the outer divertor. The SOLPS5.0 code package is used to model these divertor plasmas. Specifically, it is tested whether a combination of input assumptions exists that enables matching the code solution to all outer divertor diagnostic measurements, and whether these assumptions are compatible with constraints imposed by measurements outside the outer divertor. In the forward field, a good level of agreement with multiple outer target measurements is found with assumptions that simultaneously match the measured density and temperature profiles at the outer midplane, where the uncertainty in the radial position of the separatrix is ±0.5 cm. Similar approaches made previously for higher recycling regimes have not led to such a good consistency between all modelled and measured outer divertor parameters. In the reversed field with higher recycling in the outer divertor, a solution consistent with the outer target Langmuir probe measurements cannot be obtained, at least not without significantly compromising the match to the upstream profile measurements. Significant mismatches are observed also between the modelled and measured upstream Mach number in the forward field. These discrepancies question the global validity of the plasma solutions, and their origin is not yet clear. In part II (Aho-Mantila L. et al 2012 Nucl. Fusion52 103007), the analysis of outer divertor conditions is complemented by local impurity migration studies, using the divertor plasma solutions presented in this paper.
スクレイプオフ層およびダイバータプラズマ条件は、専用のASDEX Upgrade実験において注意深く解析された。これらの実験は、低密度Lモード放電から成り、トロイダル磁場およびプラズマ電流の両方が順方向と逆方向の両方で設定された。順方向磁場では、外側ダイバータプラズマは低リサイクリング regime にあり、ターゲット温度のピークは25 eVを超える。同様の主プラズマパラメータを有する逆方向磁場では、ターゲット温度は15 eV未満であり、密度は順方向磁場の場合の5倍であり、外側ダイバータにおけるより高いリサイクリング regime を示している。SOLPS5.0コードパッケージを用いてこれらのダイバータプラズマをモデル化した。具体的には、コード解を全ての外側ダイバータ診断測定に一致させることができる入力仮定の組み合わせが存在するかどうか、およびこれらの仮定が外側ダイバータ外部の測定によって課される制約と適合するかどうかが検証された。順方向磁場では、外側ミッドプレーンにおける密度および温度プロファイルの測定値と同時に一致する仮定を用いて、複数の外側ターゲット測定との良好な一致が得られた。ここで、セパラトリックスの径方向位置の不確実性は±0.5 cmである。より高いリサイクリング regime に対する以前の同様のアプローチでは、全てのモデル化された外側ダイバータパラメータと測定値との間のこのような良好な整合性は達成されなかった。逆方向磁場における外側ダイバータのより高いリサイクリングでは、上流プロファイル測定との一致を大幅に損なうことなしには、外側ターゲットラングミュアプローブ測定と整合する解を得ることはできない。順方向磁場では、モデル化された上流マッハ数と測定値との間にも有意な不一致が観察される。これらの不一致は、プラズマ解の全体的な妥当性に疑問を投げかけるものであり、その原因はまだ明らかになっていない。パートII（Aho-Mantila L. et al 2012 Nucl. Fusion 52 103007）では、本論文で提示されたダイバータプラズマ解を用いて、局所的不純物輸送研究によって外側ダイバータ条件の解析が補完されている。