Near-separatrix impurity accumulation between the crown and the outer midplane of tokamaks is a common feature in results from codes such as SOLPS-ITER and DIVIMP; however, experimental evidence of accumulation has only recently been obtained and is reported here. The codes find that the poloidal distribution of impurity ions in the scrape-off layer (SOL) depends primarily on toroidal field (BT)-dependent parallel flow patterns of the background plasma and the parallel ion temperature gradient (∇||Tion) force. Experimentally, Mach probes used in L-mode plasmas with favorable (for H-mode access) BT measure fast (M ∼ 0.3–0.5) inner-target-directed (ITD) background plasma flows at the crown of single-null discharges. This study reports a set of DIVIMP simulations for two similar H-mode discharges from the DIII-D W metal rings campaign differing primarily in BT-direction to assess the effect that fast ITD flows have on the distribution of W ions in the SOL. It is found that for imposed ITD flows of M = 0.3, W ions that otherwise accumulate due to the ∇||Tion-force are largely flushed out. It is also found that doubling the radial diffusion coefficient from 0.3 to 0.6 m2 s−1 prevents accumulation due to rapid cross-field transport into the far-SOL, where background plasma flows drain W ions to the divertors. Far-SOL W distributions from DIVIMP are then used to specify input to the impurity transport code 3DLIM, which is used to interpretively model collector probe (CP) deposition patterns measured in the 'wall-SOL'. It is demonstrated that the deposition patterns are consistent with the DIVIMP predictions of near-SOL accumulation for the unfavorable-BT direction, and little/no accumulation for the favorable-BT direction. The wall-SOL CPs have thus provided the first experimental evidence, albeit indirect, of near-SOL W accumulation—finding it occurs for the unfavorable-BT direction only. For the favorable-BT direction, fast flows can largely prevent accumulation from occurring.
トカマクのクラウンと外側中平面の間における準セパラトリクス不純物蓄積は、SOLPS-ITERやDIVIMPなどのコードの結果において共通の特徴である。しかし、蓄積の実験的証拠は最近になって初めて得られたものであり、本論文で報告する。コードによれば、スクレイプオフ層（SOL）における不純物イオンのポロイダル分布は、主にトロイダル磁場（BT）に依存する背景プラズマの平行流パターンと、平行イオン温度勾配（∇||Tion）力に依存することが分かっている。実験的には、Hモードアクセスに有利なBT方向を持つLモードプラズマにおいて、マッハプローブが単一ヌル放電のクラウンにおいて速い（M ∼ 0.3–0.5）内側ターゲット方向（ITD）の背景プラズマ流を測定した。本研究では、主にBT方向が異なるDIII-D W金属リングキャンペーンからの2つの類似したHモード放電に対する一連のDIVIMPシミュレーションを報告し、速いITD流がSOLにおけるWイオン分布に及ぼす影響を評価する。M = 0.3のITD流を課した場合、∇||Tion力により蓄積するWイオンが大幅に洗い流されることが見出された。また、径方向拡散係数を0.3から0.6 m² s⁻¹に倍増させると、背景プラズマ流がWイオンをダイバータへ排出する遠方SOLへの急速な横断磁場輸送により、蓄積が防止されることも見出された。DIVIMPからの遠方SOL W分布は、その後、不純物輸送コード3DLIMへの入力を指定するために使用され、これは「壁SOL」で測定されたコレクタプローブ（CP）堆積パターンを解釈的にモデル化するために用いられる。堆積パターンは、不利なBT方向に対する近SOL蓄積のDIVIMP予測と一致し、有利なBT方向に対しては蓄積がほとんど/まったくないことと一致することが実証された。したがって、壁SOL CPは、近SOL W蓄積の最初の実験的証拠を提供した（間接的ではあるが）—それは不利なBT方向のみで発生することが見出された。有利なBT方向では、速い流れが蓄積の発生を大幅に防止できる。