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2D electron density profile evolution during detachment in Super-X divertor L-mode discharges on MAST-U

N. Lonigro, R.S. Doyle, K. Verhaegh, B. Lipschultz, D. Moulton, P. Ryan, J.S. Allcock, C. Bowman, D. Brida, J. Harrison2025年11月Nuclear FusionIF 3出版社

The improved performance of the long-legged alternative divertor configurations on MAST-U, combining strong baffling and total flux expansion, results in stronger power and momentum losses. These lead to lower electron temperatures and peak particle fluxes at the target compared to conventional divertor configurations. The evolution of the divertor electron density profile in the detached region, measured via coherence imaging spectroscopy, is characterized by a density peak building up near the target, downstream of the detachment front, with increasing upstream density. The peak then moves upstream from the target as the target temperature decreases ( eV). This behaviour is in agreement with simplified modelling based on the competition of different ion recombination processes and neutral drag acting on the plasma flow. Comparisons against SOLPS-ITER simulations generally show good agreement in the magnitude of the electron density profiles, both along and across the separatrix, but with some discrepancies in the shape of the profiles in the private flux region and near the target.

日本語訳

MAST-Uにおける長脚型代替ダイバータ構成の改善された性能は、強力なバッフリングと全磁束拡大を組み合わせることで、より強い電力および運動量損失をもたらす。これらは、従来のダイバータ構成と比較して、ターゲットにおけるより低い電子温度およびピーク粒子束をもたらす。コヒーレンスイメージング分光法によって測定された、ディタッチド領域におけるダイバータ電子密度プロファイルの進化は、上流密度の増加に伴って、ディタッチメントフロントの下流側のターゲット近傍に密度ピークが形成されることを特徴とする。その後、ターゲット温度( eV)が低下するにつれて、ピークはターゲットから上流へ移動する。この挙動は、異なるイオン再結合過程と、プラズマ流に働く中性粒子抗力との競合に基づく簡略化モデリングと一致する。SOLPS-ITERシミュレーションとの比較は、セパラトリックスに沿った方向および横切る方向の両方において、電子密度プロファイルの大きさについては概ね良好な一致を示すが、プライベートフラックス領域およびターゲット近傍でのプロファイルの形状にはいくつかの不一致がある。

装置

iter中精度(概要文一致)

wiki

DivertorMASTDensity profilesL-modeDivertor detachmentMAST Upgrade

AIによる論文要約

MAST-UにおけるSuper-XダイバータLモード放電中のデタッチメント時の2D電子密度プロファイルの進化
JA核融合プラズマのダイバータ物理、特にデタッチメント現象の理解を深めたい研究者や大学院生。MAST-UのSuper-Xダイバータ性能に関心のあるプラズマ実験家。#核融合 #ダイバータ #プラズマ物理 #MASTU #デタッチメント
LLM向け: {"Title": "2D電子密度プロファイルのデタッチメント進化", "Authors": "Not specified", "Research Object…

MAST-U装置のSuper-Xダイバータ配位は、強力なバッフリングと全磁束拡大により、従来配位よりも大きなパワー損失と運動量損失を実現し、ターゲットでの電子温度と粒子束の低下をもたらします。コヒーレンスイメージング分光法で計測したデタッチ領域の電子密度プロファイルの進化では、上流密度の増加に伴い、デタッチメントフロント下流のターゲット近傍に密度ピークが形成され、その後ターゲット温度が低下するにつれて上流へ移動します。この挙動は、イオン再結合過程とプラズマ流に対する中性粒子抵抗の競合に基づく簡易モデルと一致します。SOLPS-ITERシミュレーションとの比較では、セパラトリックスに沿った方向および垂直方向の電子密度の大きさは概ね一致するものの、プライベートフラックス領域やターゲット近傍の形状に差異が見られます。

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