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Comparison of H-mode plasmas in JET-ILW and JET-C with and without nitrogen seeding

A.E. Jaervinen, C. Giroud, M. Groth, P. Belo, S. Brezinsek, M. Beurskens, G. Corrigan, S. Devaux, P. Drewelow, D. Harting2016年被引用 27Nuclear FusionIF 3出版社

In high confinement mode, highly shaped plasmas with edge localized modes in JET, and for heating power of 15–17 MW, the edge fluid code EDGE2D-EIRENE predicts transition to detachment assisted by nitrogen at the low field side (LFS) target when more than 50% of the power crossing the separatrix between ELMs is radiated in the divertor chamber, i.e. ~4 MW. This is observed both in the ITER-like wall (JET-ILW) and in the carbon wall (JET-C) configurations and is consistent with experimental observations within their uncertainty. In these conditions, peak heat fluxes below 1 MW m−2 are measured at the LFS target and predicted for both wall configurations. When the JET-C configuration is replaced with the JET-ILW, a factor of two reduction in the divertor radiated power and 25–50% increase in the peak and total power deposited to the LFS divertor plate is predicted by EDGE2D-EIRENE for unseeded plasmas similar to experimental observations. At the detachment threshold, EDGE2D-EIRENE shows that nitrogen radiates more than 80% of the total divertor radiation in JET-ILW with beryllium contributing less than a few %. With JET-C, nitrogen radiates more than 70% with carbon providing less than 20% of the total radiation. Therefore, the lower intrinsic divertor radiation with JET-ILW is compensated by stronger nitrogen radiation contribution in simulations leading to detachment at similar total divertor radiation fractions. 20–100% higher deuterium molecular fraction in the divertor recycling fluxes is predicted with light JET-C materials when compared to heavy tungsten. EDGE2D-EIRENE simulations indicate that the stronger molecular contribution can reduce the divertor peak power deposition in high recycling conditions by 10–20% due to enhanced power dissipation by molecular interaction.

日本語訳

高閉じ込めモードにおいて、エッジ局在モードを伴う高成形プラズマで、加熱電力が15~20 MWの場合、エッジ流体コードEDGE2D-EIRENEは、ELM間のセパラトリックスを横切る電力の50%以上がダイバータ領域で放射されるとき、すなわち約4 MWのとき、低磁場側(LFS)ターゲットでの窒素支援によるデタッチメントへの遷移を予測する。これはITER様壁(JET-ILW)と炭素壁(JET-C)の両方の構成で観測され、実験観測とその不確実性の範囲内で一致する。これらの条件下では、LFSターゲットでのピーク熱流束は1 MW m⁻²未満が測定され、両方の壁構成で予測される。JET-C構成をJET-ILWに置き換えると、ダイバータ放射電力の2倍の減少と、LFSダイバータ板に堆積するピークおよび総電力の25~50%の増加が、シードなしプラズマに対してEDGE2D-EIRENEによって予測され、これは実験観測と類似している。デタッチメント閾値では、EDGE2D-EIRENEは、JET-ILWにおいて窒素がダイバータ総放射の80%以上を担い、ベリリウムの寄与は数%未満であることを示す。JET-Cでは、窒素が70%以上を担い、炭素の寄与は総放射の20%未満である。したがって、JET-ILWにおける固有のダイバータ放射が低いことは、同様の総ダイバータ放射割合でのデタッチメントにつながるシミュレーションにおいて、より強い窒素放射の寄与によって補償される。軽いJET-C材料と重いタングステンを比較すると、ダイバータリサイクリングフラックス中の重水素分子の割合が20~100%高いと予測される。EDGE2D-EIRENEシミュレーションは、分子相互作用による強化されたエネルギー散逸により、高リサイクリング条件下でのダイバータピーク熱流束堆積が10~20%低減され得ることを示している。

装置

jet高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

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JETH-modeNitrogen
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