Doubly peaked density distribution is expected not only to affect the plasma-wetted area at divertor plates, but also to correlate with the upstream density profile and hence characteristics of magnetohydrodynamic activities in tokamak plasmas (Wang et al 2020 Phys. Rev. Lett.124 195002). Clarifying its origin is important to understand the compatibility between power/particle exhausts in divertor and high-performance core plasmas required by present-day and future tokamak devices. In this paper, we analyze the double-peak density profile appearing in the modeling during the physics design phase of the new lower tungsten divertor for EAST by using a comprehensive 2D SOLPS-ITER code package, including full drifts and currents, with a concentration on an unfavorable magnetic field (ion B × ∇B drift is directed away from the primary X-point). The results indicate that E × B drift induced by the plasma potential gradient near the target, which is closely related to the divertor state, plays essential roles in the formation of a double-peak profile at the target: (1) large enough radial Ep × B drift produces a broadened high-density region; (2) strong poloidal Er × B drift drives a significant particle sink and creates a valley on the high-density profile. Thus, the simulation results can explain why this kind of doubly peaked density profile is usually observed at the high-recycling divertor regime. In addition, features of the double-peak ion saturation current distribution measured in preliminary experiments testing the new lower tungsten divertor are qualitatively consistent with the simulations.
二峰性の密度分布は、ダイバータ板上のプラズマ濡れ面積に影響を与えるだけでなく、上流の密度分布、ひいてはトカマクプラズマにおける磁気流体力学活動の特性とも相関することが期待されている（Wang et al 2020 Phys. Rev. Lett.124 195002）。その起源を明らかにすることは、現在および将来のトカマク装置で要求される、ダイバータにおける電力・粒子排気と高性能コアプラズマとの間の両立性を理解する上で重要である。本論文では、EAST用の新しい下部タングステンダイバータの物理設計段階におけるモデリングで現れた二峰性密度分布を、完全なドリフトと電流を含む包括的な2次元SOLPS-ITERコードパッケージを用いて解析し、特に不利な磁場配位（イオンのB×∇Bドリフトが主X点から離れる方向を向く）に焦点を当てる。結果は、ダイバータ状態と密接に関連するターゲット近傍のプラズマ電位勾配によって誘起されるE×Bドリフトが、ターゲットにおける二峰性分布の形成に本質的な役割を果たすことを示している：(1) 十分に大きな径方向のEp×Bドリフトは、広がった高密度領域を生成する；(2) 強いポロイダル方向のEr×Bドリフトは、有意な粒子シンクを駆動し、高密度分布に谷を形成する。したがって、シミュレーション結果は、この種の二峰性密度分布が通常、高リサイクリングダイバータ領域で観測される理由を説明できる。さらに、新しい下部タングステンダイバータを試験する予備実験で測定された二峰性イオン飽和電流分布の特徴は、シミュレーションと定性的に一致する。