A heuristic model for the plasma scrape-off width in low-gas-puff tokamak H-mode plasmas is introduced. Grad B and curv B drifts into the scrape-off layer (SOL) are balanced against near-sonic parallel flows out of the SOL, to the divertor plates. The overall particle flow pattern posited is a modification for open field lines of Pfirsch–Schlüter flows to include order-unity sinks to the divertors. These assumptions result in an estimated SOL width of ∼2aρp/R. They also result in a first-principles calculation of the particle confinement time of H-mode plasmas, qualitatively consistent with experimental observations. It is next assumed that anomalous perpendicular electron thermal diffusivity is the dominant source of heat flux across the separatrix, investing the SOL width, derived above, with heat from the main plasma. The separatrix temperature is calculated based on a two-point model balancing power input to the SOL with Spitzer–Härm parallel thermal conduction losses to the divertor. This results in a heuristic closed-form prediction for the power scrape-off width that is in reasonable quantitative agreement both in absolute magnitude and in scaling with recent experimental data. Further work should include full numerical calculations, including all magnetic and electric drifts, as well as more thorough comparison with experimental data.
低ガスパフ・トカマクHモードプラズマにおけるプラズマスクレイプオフ幅のためのヒューリスティックモデルを導入する。Grad Bドリフトとcurv Bドリフトがスクレイプオフ層(SOL)内へ向かい、SOLからダイバータ板へのほぼ音速の平行流と釣り合う。想定される全体の粒子流パターンは、ダイバータへのオーダーユニットのシンクを含むように開放磁力線に対するPfirsch–Schlüter流を修正したものである。これらの仮定により、SOL幅は∼2aρp/Rと推定される。また、これらの仮定はHモードプラズマの粒子閉じ込め時間の第一原理計算をもたらし、実験観測と定性的に一致する。次に、異常垂直電子熱拡散率がセパラトリックスを横切る熱流束の支配的な源であると仮定し、上記で導出したSOL幅に主プラズマからの熱を供給する。セパラトリックス温度は、SOLへのパワー入力とダイバータへのSpitzer–Härm平行熱伝導損失を釣り合せる二点モデルに基づいて計算される。これにより、パワースクレイプオフ幅に対するヒューリスティックな閉形式予測が得られ、絶対値とスケーリングの両方において最近の実験データと合理的に定量的に一致する。今後の研究には、すべての磁気ドリフトと電気ドリフトを含む完全な数値計算、および実験データとのより徹底的な比較を含めるべきである。