The density shoulder at the midplane may influence core plasma confinement during H-mode discharge, thus affecting long-pulse steady-state discharge. Drifts in the edge plasma play a remarkable role in plasma transport and the divertor operation regime, which determine density shoulder formation (DSF). In this work, the SOLPS-ITER code package is used to evaluate the influence of full drifts on DSF in poloidal and radial coordinates. An open divertor of DIII-D-like geometry with weak neutral compression is chosen for the modeling. Cases without drifts, with only E × B drifts in forward Bt and with full drifts in both forward and reversed Bt are simulated for comparison. It is confirmed that the high upstream density promotes DSF when the drift is not considered, which has also been observed in various investigations. When the drifts are taken into account, the divertor in/out asymmetry (or upstream ionization source) is determined by the direction of Bt due to the variation of particle transport, thus the shoulder can be facilitated or suppressed. Two mechanisms of DSF with full drifts are elucidated: (1) E × B and B × ∇B drifts promote DSF at the inner midplane (IMP) by raising the ionization source (at IMP) in forward Bt; (2) the drifts contribute to DSF at the outer midplane by enhancing the particle transport loss in reversed Bt. In a high-recycling regime, ionization is the dominant term for DSF, while in the low-recycling regime enhanced particle transport loss plays a more important role. Comprehensively understanding the mechanisms of DSF is of great importance for the improvement of core–edge compatibility in fusion reactors.
赤道面における密度ショルダーは、Hモードプラズマ閉じ込め放電中にコアプラズマに影響を及ぼし、長時間パルス定常放電に影響を与える可能性がある。エッジプラズマにおけるドリフトは、プラズマ輸送とダイバータ運転領域において重要な役割を果たし、密度ショルダー形成（DSF）を決定づける。本研究では、SOLPS-ITERコードを用いて、ポロイダル座標およびラジアル座標における完全ドリフトがDSFに及ぼす影響を評価した。弱い中性粒子閉じ込めを有するDIII-D類似形状のオープンダイバータをモデル化に用いた。ドリフトなしの場合、順方向BtにおけるE×Bドリフトのみの場合、順方向および逆方向Btにおける完全ドリフトの場合についてシミュレーションを行い、比較した。ドリフトを考慮しない場合、上流密度の増加がDSFを促進することが確認され、これはこれまでの多くの研究でも観測されている。ドリフトを考慮した場合、粒子輸送の変化によりダイバータ内外非対称性（または上流電離源）がBtの方向によって決定され、その結果ショルダーが促進または抑制される。完全ドリフトにおけるDSFの2つのメカニズムが明らかにされた：（1）順方向Btでは、E×BドリフトとB×∇Bドリフトが内側赤道面（IMP）における電離源を増加させることにより、IMPでのDSFを促進する；（2）逆方向Btでは、ドリフトが外側赤道面における粒子輸送損失を増強することにより、OMPでのDSFに寄与する。高リサイクリング領域では電離源がDSFの支配的要因であり、低リサイクリング領域では粒子輸送損失の増強がより重要な役割を果たす。DSFのメカニズムを包括的に理解することは、核融合炉におけるコア・エッジ両立性の向上にとって極めて重要である。