The plasma energy and particle flows in double-null configurations during MAST L-mode discharges are investigated using the 3D plasma turbulence code STORM. The modelling reproduces key phenomena, such as in-out and up-down heat load asymmetries. Turbulent energy transport, driven by ballooning-like instabilities, dominates the radial energy flux across the last closed flux surface, with over 90% entering the scrape-off layer on the low-field side (LFS). In disconnected geometry (the separation between the two X-points in double-null configurations ), part of that LFS radial flux is transported to the high field side targets via the secondary X-points, causing the in-out power asymmetry to peak in connected geometries (). Differences between lower double null (LDN) and upper double-null (UDN) configurations arise due to the upward electron drift and clockwise poloidal E × B drift, leading to higher collisionality and stronger turbulence near the separatrix in LDN but a shorter heat flux decay length. Poloidal energy fluxes to different divertors exhibit in-out asymmetries, with more energy flowing to the primary outer divertor in LDN and UDN. Additionally, the clockwise E × B drift in the primary private flux regions redistributes energy between primary inner–outer divertors, reducing the heat load on LDN’s primary outer target while increasing it in UDN. Thus, for the same , the total heat loads on primary outer targets in LDN and UDN become comparable. These findings provide insights into plasma and energy transport in double-null configurations, with implications for optimising divertor performance in fusion reactors.
MAST Lモード放電中のダブルヌル配位におけるプラズマエネルギーと粒子フローは、3Dプラズマ乱流コードSTORMを用いて調査される。モデリングは、内外および上下の熱負荷非対称性などの主要な現象を再現する。バルーニング様不安定性によって駆動される乱流エネルギー輸送は、最後の閉磁気面を横切る径方向エネルギー束を支配し、その90%以上が低磁場側(LFS)のスクレイプオフ層に入る。非接続形状(ダブルヌル配位における2つのX点間の分離)では、そのLFS径方向フラックスの一部は、二次X点を介して高磁場側ターゲットに輸送され、その結果、内外パワー非対称性は接続形状()においてピークに達する。下側ダブルヌル(LDN)配位と上側ダブルヌル(UDN)配位の差異は、上向きの電子ドリフトと時計回りのポロイダルE×Bドリフトに起因し、LDNではセパラトリクス近傍の衝突度が高く、乱流が強くなるが、熱束減衰長は短くなる。異なるダイバータへのポロイダルエネルギー束は内外非対称性を示し、LDNとUDNの両方でより多くのエネルギーが主外側ダイバータへ流れる。さらに、主プライベートフラックス領域における時計回りのE×Bドリフトは、主内側–外側ダイバータ間でエネルギーを再分配し、LDNの主外側ターゲットへの熱負荷を低減する一方、UDNではそれを増加させる。したがって、同じ に対して、LDNとUDNの主外側ターゲットへの総熱負荷は同等になる。これらの知見は、ダブルヌル配位におけるプラズマおよびエネルギー輸送への洞察を提供し、核融合炉におけるダイバータ性能の最適化に示唆を与える。