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Effect of carbon and tungsten plasma-facing materials on the divertor and pedestal plasma in EAST

Chen Zhang, Chaofeng Sang, Liang Wang, Mingyu Chang, Daoyuan Liu, Dezhen Wang2019年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The edge plasma simulation code SOLPS-ITER is applied to study the effects of plasma-facing materials (PFMs) on the plasma in the EAST device, whose lower carbon (C) divertor will be replaced by tungsten (W) material. The significant difference in particle and energy reflection coefficients between the C and W materials may influence the production and dynamics of the neutral particles in the divertor region, which is characterized by the collisions between the plasma and the recycled neutrals. To separate other effects on the plasma, only the particle and energy recycling of different materials are considered, and no impurity is included. Three PFMs cases, (i) full C PFMs, (ii) W divertor and C main chamber wall (MCW), and (iii) C divertor and W MCW, are simulated. The simulation results show that the PFMs have a remarkable impact on the neutral particles' recycling, and thus the divertor and pedestal plasma. The C divertor is more capable of enhancing the neutral density in the divertor, and promoting the achievement of the plasma detachment than the W divertor is. However, the PFMs of the MCW have little influence on the divertor plasma. The simulation demonstrates that the C divertor is better than the W divertor from the plasma detachment point of view. In addition, both the divertor and the MCW PFMs have significant roles in the pedestal plasma.

日本語訳

SOLPS-ITERエッジプラズマシミュレーションコードを適用し、下部炭素(C)ダイバータがタングステン(W)材料に交換される予定のEAST装置におけるプラズマ対向材料(PFM)がプラズマに及ぼす影響を研究する。C材料とW材料の間の粒子反射係数とエネルギー反射係数の顕著な差は、プラズマとリサイクル中性粒子との間の衝突によって特徴づけられるダイバータ領域における中性粒子の生成と動力学に影響を及ぼす可能性がある。プラズマに対する他の影響を分離するため、異なる材料の粒子リサイクリングとエネルギーリサイクリングのみを考慮し、不純物は含めない。3つのPFMケース、すなわち(i)全面C PFM、(ii)WダイバータおよびC主室壁(MCW)、(iii)CダイバータおよびW MCWをシミュレーションする。シミュレーション結果は、PFMが中性粒子のリサイクリングに顕著な影響を及ぼし、したがってダイバータおよびペデスタルプラズマにも顕著な影響を及ぼすことを示している。Cダイバータは、Wダイバータよりも、ダイバータ内の中性粒子密度を高め、プラズマのディタッチメント達成を促進する能力が高い。しかしながら、MCWのPFMはダイバータプラズマにほとんど影響を及ぼさない。シミュレーションは、プラズマのディタッチメントの観点から、CダイバータがWダイバータよりも優れていることを実証している。さらに、ダイバータとMCWの両方のPFMがペデスタルプラズマにおいて重要な役割を果たす。

装置

east高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

DivertorTungstenEASTPedestalPlasma-facing component
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