A comparative study of nitrogen versus neon has been carried out to analyze the impact of the two radiative species on power dissipation, SOL impurity distribution, divertor and pedestal characteristics. The experimental results show that N remains compressed in the divertor, thereby providing high radiative losses without affecting the pedestal profiles and displacing carbon as dominant radiator. Neon, instead, radiates more upstream than N thus reducing the power flux through the separatrix leading to a reduced ELM frequency and compression in the divertor. A significant amount of neon is measured in the plasma core leading to a steeper density gradient. The different behavior between the two impurities is confirmed by SOLPS-ITER modeling which for the first time at DIII-D includes multiple impurity species and a treatment of full drifts, currents and neutral–neutral collisions. The impurity transport in the SOL is studied in terms of the parallel momentum balance showing that N is mostly retained in the divertor whereas Ne leaks out consistent with its higher ionization potential and longer mean free path. This is also in agreement with the enrichment factor calculations which indicate lower divertor enrichment for neon. The strong ionization source characterizing the SAS divertor causes a reversal of the main ions and impurity flows. The flow reversal together with plasma drifts and the effect of the thermal force contribute significantly in the shift of the impurity stagnation point affecting impurity leakage. This work provides a demonstration of the impurity leakage mechanism in a closed divertor structure and the consequent impact on pedestal. Since carbon is an intrinsic radiator at DIII-D, in this paper we have also demonstrated the different role of carbon in the N vs Ne seeded cases both in the experiments and in the numerical modeling. Carbon contributes more when neon seeding is injected compared to when nitrogen is used. Finally, the results highlight the importance of accompanying experimental studies with numerical modeling of plasma flows, drifts and ionization profile to determine the details of the SOL impurity transport as the latter may vary with changes in divertor regime and geometry. In the cases presented here, plasma drifts and flow reversal caused by high level of closure in the slot upper divertor at DIII-D play an important role in the underlined mechanism.
窒素とネオンの比較研究を実施し、これら2つの放射種が出力散逸、スクレイプオフ層（SOL）不純物、ダイバータ特性およびペデスタル特性に及ぼす影響を分析した。実験結果によれば、窒素はダイバータ内に閉じ込められたまま維持され、それによりペデスタルプロファイルに影響を与えることなく高い放射損失をもたらし、主要な放射体としての炭素を置換することが示された。一方、ネオンは窒素よりも上流側で放射し、それによりセパラトリックスを通過する粒子束を低減させ、ELM周波数の低下とダイバータ内での圧縮をもたらした。プラズマコア内では有意な量のネオンが測定され、密度勾配の急峻化を引き起こした。これら2つの不純物の挙動の差異は、DIII-Dで初めて複数の不純物種と完全なドリフト、電流、および中性子-中性子衝突の取り扱いを含むSOLPS-ITERモデリングによって確認された。SOL内の不純物輸送は、運動量バランスの観点から研究され、窒素は主にダイバータ内に保持される一方、ネオンはその高い電離ポテンシャルと長い平均自由行程により漏出することが示された。これは、ネオンのダイバータ濃縮度が低いことを示す濃縮係数計算とも一致する。閉鎖型ダイバータ構造を特徴とするSASダイバータを特徴付ける強い電離源は、主イオンおよび不純物流の反転を引き起こす。流れの反転は、プラズマドリフトおよび熱力の効果とともに、不純物の漏出に影響を与える不純物停留点の移動に大きく寄与する。本研究は、閉鎖型ダイバータ構造における不純物漏出メカニズムと、それがペデスタルに及ぼす結果的な影響の実証を提供する。DIII-Dでは炭素が内在的な放射体であることから、本論文では実験および数値モデリングの両方において、窒素添加時とネオン添加時の炭素の異なる役割も実証した。炭素の寄与は、窒素使用時と比較してネオン注入時に大きい。最後に、結果は、ダイバータ運転領域と幾何学的形状の変化に伴ってSOL不純物輸送の詳細が変化し得るため、プラズマ流、ドリフト、電離プロファイルの数値モデリングを伴う実験研究の重要性を強調している。本稿で提示されたケースにおいて、DIII-Dのスロット上部ダイバータにおける高閉鎖性によって引き起こされるプラズマドリフトと流れの反転は、基礎となるメカニズムにおいて重要な役割を果たす。