It is necessary to achieve simultaneous exhaust of excessive transient and steady-state heat fluxes on the divertor target for the divertor protection in the future fusion reactors. The sustained large ELM control and stable partial detachment have been achieved concurrently with argon (Ar) or neon (Ne) seeding in EAST. With Ne seeding, the large ELMs with frequency fELM ∼ 100 Hz disappear and a stable ELM-free state with H98,y2 > 1 is maintained. Meanwhile, the electron temperature Tet around the lower outer strike point decreases from more than 70 eV during the large ELM burst to less than 5 eV in the stable ELM-free phase. In addition, a slight improvement of plasma confinement is observed in the partially detached state, mainly attributed to the increased electron density ne and ion temperature Ti in the core region. In the pedestal region, the density gradient and the electron temperature show subtle variation. The effective charge number Zeff increases significantly after Ne seeding, leading to a decrease in the edge bootstrap current and the pedestal pressure gradient, and thus the stabilization of ELMs. With Ar seeding, the large ELMs are also suppressed at first, but soon transit to type-III ELMs with a high fELM ∼ 1 kHz, highly correlated with the energy confinement degradation. The steady-state and transient heat fluxes on the divertor can be both well reduced with Ar/Ne seeding in EAST.
将来の核融合炉におけるダイバータ保護のためには、ダイバータターゲット上の過大な過渡的および定常熱流束を同時に排出することが必要である。EASTにおいて、アルゴン(Ar)またはネオン(Ne)のシーディングと同時に、持続的な大型ELM制御と安定した部分剥離が達成された。Neシーディングでは、周波数fELM ∼ 100 Hzの大型ELMが消滅し、H98,y2 > 1の安定なELMフリー状態が維持される。一方、下部外側ストライク点周辺の電子温度Tetは、大型ELMバースト中の70 eV超から、安定なELMフリー位相では5 eV未満に低下する。さらに、部分剥離状態ではプラズマ閉じ込めのわずかな改善が観測され、これは主にコア領域における電子密度neとイオン温度Tiの増加に起因する。ペデスタル領域では、密度勾配と電子温度はわずかな変動を示す。Neシーディング後、実効電荷数Zeffは有意に増加し、エッジのブートストラップ電流とペデスタル圧力勾配の減少を引き起こし、その結果ELMの安定化につながる。Arシーディングでは、大型ELMも最初は抑制されるが、すぐに高いfELM ∼ 1 kHzを持つIII型ELMに遷移し、これはエネルギー閉じ込め劣化と高い相関を示す。EASTにおけるAr/Neシーディングにより、ダイバータ上の定常および過渡熱流束は両方とも良好に低減できる。