The experimentally observed in/out detachment asymmetry in KSTAR L-mode plasmas with deuterium (D) fueling and carbon walls has been investigated with the SOLPS-ITER code to understand its mechanism and identify important atomic processes in the divertor region. The simulations show that the geometrical combination of a vertical, inner target with a short poloidal connection from the X-point to the target and a much longer outer divertor leg on an inclined target lead to neutral accumulation towards the outer target, driving the outer target detachment at lower upstream density than is required for the inner target. This is consistent with available Langmuir probe measurements at both target plates, although the inner target profile is poorly resolved in these plasmas and further experiments with corroborating diagnostics are required to confirm this finding. The pressure and power loss factors defined in the two-point model (Stangeby 2018 Plasma Phys. Control. Fusion60 4; Kotov and Reiter 2009 Plasma Phys. Control. Fusion51 115002; Stangeby and Sang 2017 Nucl. Fusion57 056007; Moulton et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 6) of the divertor scrape-off layer (SOL) and the sources contributing to the loss factors are calculated through post-processing of the SOLPS-ITER results. The momentum losses are mainly driven by plasma-neutral interaction and the power losses by plasma-neutral interaction and carbon radiation. The presence of carbon impurities in the simulation enhances the pressure and power dissipation compared to the pure D case. Carbon radiation is a strong power loss channel which cools the plasma, but its effect on the pressure balance is indirect. Reduction of the electron temperature indirectly increases the momentum loss and increasing the volumetric reaction rates which are responsible for the loss of momentum. As a result, the addition of carbon saturates the momentum and power losses in the flux tube at lower upstream densities, reducing the roll-over threshold of the upstream density. The relative strengths of the various mechanisms contributing to momentum and power loss depend on the radial distance of the SOL flux tubes from the separatrix (near/far SOL) and the target (inner/outer target). This is related to the strong D2 molecule accumulation near the outer strike point, which makes the deuterium gas density at the outer target 2–10 times higher than that at the inner target. A large portion of the recycled neutral particles from both targets reach and accumulate in the outer SOL, which is predominantly attributed to the target inclination and gap structure between the central and outboard divertors and hence to the impact of geometry. The accumulated neutrals enhance the reactions involving D2, which causes momentum and power loss.
実験的に観測されたKSTAR Lモードプラズマにおける重水素（D）燃料供給と炭素壁を備えたダイバータ領域の内外非対称なデタッチメント（剥離）は、SOLPS-ITERコードを用いてそのメカニズムを理解し、ダイバータ領域における重要な原子過程を特定するために調査された。シミュレーションにより、X点からターゲットまでのポロイダル接続長が短い垂直な内側ターゲットと、傾斜したターゲット上でポロイダル接続長がはるかに長い外側ダイバータ脚部という幾何学的組み合わせが、外側ターゲット方向への中性粒子の蓄積を引き起こし、内側ターゲットに必要な上流密度よりも低い上流密度で外側ターゲットのデタッチメントを駆動することが示された。これは、両ターゲットプレートにおける利用可能なラングミュアプローブ測定と一致するが、これらのプラズマでは内側ターゲットのプロファイルの分解能が低く、この発見を確認するには追加の診断を伴うさらなる実験が必要である。2点モデル（Stangeby 2018 Plasma Phys. Control. Fusion60 4; Kotov and Reiter 2009 Plasma Phys. Control. Fusion51 115002; Stangeby and Sang 2017 Nucl. Fusion57 056007; Moulton et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 6）で定義された圧力損失係数とパワー損失係数、および損失係数に寄与するダイバータスクレイプオフ層（SOL）のソース項は、SOLPS-ITERの後処理計算を通じて算出された。運動量損失は主にプラズマ-中性粒子相互作用によって引き起こされ、パワー損失はプラズマ-中性粒子相互作用と炭素放射の両方によって引き起こされる。シミュレーションにおける炭素不純物の存在は、純粋なDの場合と比較して圧力損失とパワー損失を増強する。炭素放射は強いパワー損失チャネルであり、プラズマを冷却するが、圧力バランスへの影響は間接的である。電子温度の低下は間接的に運動量損失を増加させ、運動量損失の原因となる体積反応率を増大させる。その結果、炭素の添加は、より低い上流密度でフラックスチューブ内の運動量損失とパワー損失を飽和させ、上流密度のロールオーバー閾値を低下させる。運動量損失とパワー損失のさまざまなメカニズムの相対的な強さは、セパラトリックスからのSOLフラックスチューブの径方向距離（近傍SOL/遠方SOL）とターゲット（内側/外側ターゲット）に依存する。これは、外側ストライクポイント近傍での強いD₂分子の蓄積に関連しており、外側ターゲットでの重水素ガス密度は内側ターゲットよりも2〜10倍高くなる。両ターゲットからリサイクリングした中性粒子の大部分は外側SOLに到達して蓄積するが、これは主にターゲットの傾斜角と中央部および外側ダイバータ間のギャップ構造に起因し、したがって幾何学的形状の影響に帰着する。蓄積された中性粒子はD₂を含む反応を増強し、運動量損失とパワー損失を引き起こす。