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Simple models for the radial and poloidal E × B drifts in the scrape-off layer of a divertor tokamak: Effects on in/out asymmetries

P.C. Stangeby, A.V. Chankin1996年被引用 74Nuclear FusionIF 3出版社

The influence of radial and poloidal E × B drifts in the scrape-off layer (SOL) of a divertor tokamak is considered. For B in the `forward' direction (the ∇B ion drift towards a lower X point, single null divertor configuration), the poloidal drift tends to increase the plasma pressure and the recycling rates at the outer target, lowering the temperature there - as compared with the inner target. When the radial drift dominates, these asymmetries are reversed. The radial drift is estimated to be more important than the poloidal drift for high ne operation (the `high recycling' regime). The poloidal drift case is analysed by using a simple, isothermal model and boundary conditions at the targets which allow for the effect of drift. The radial drift case is modelled on the basis of a heuristic analysis of the viscous drag experienced by the return parallel flow along the SOL which is induced by the radial drift fluxes. Poloidal drifts can result in substantially reduced plasma contact at one target (`detachment'); simultaneous detachment at both targets due to poloidal drifts appears to be less likely. Radial drifts could result in detachment at one or both targets, but the type of detachment involved does not appear to be consistent with that experimentally observed. The experimental observations made in the Tokamak de Varennes, with divertor biasing arranged to increase/decrease the radial electric field in the SOL, relative to its natural level, are broadly consistent with the poloidal drift model

日本語訳

ダイバータ・トカマクのスクレイプオフ層(SOL)における径方向およびポロイダル方向のE×Bドリフトの影響を考察する。Bが前方方向(∇Bイオンドリフトが下部X点に向かう方向、シングルヌル・ダイバータ配位)の場合、ポロイダルドリフトは外側ターゲットにおけるプラズマ圧力とリサイクリング率を増加させる傾向があり、内側ターゲットと比較してそこでの温度を低下させる。径方向ドリフトが支配的になると、これらの非対称性は逆転する。高密度運転(「高リサイクリング」領域)では、径方向ドリフトはポロイダルドリフトよりも重要であると推定される。ポロイダルドリフトの場合については、ドリフトの効果を許容する境界条件を用いた単純な等温モデルを用いて解析する。径方向ドリフトの場合については、径方向ドリフトフラックスによって誘起されるSOLに沿ったリターン並行流が受ける粘性抵抗の経験的解析に基づいてモデル化する。ポロイダルドリフトは、一方のターゲットにおけるプラズマ接触を大幅に低減させ得る(「デタッチメント」)が、ポロイダルドリフトによる両ターゲットでの同時デタッチメントは生じにくいと思われる。径方向ドリフトは一方または両方のターゲットでデタッチメントを引き起こし得るが、そのデタッチメントの種類は実験的に観測されたものと一致しないようである。トカマク・ド・ヴァレンヌにおける実験的観測結果は、SOL内の径方向電場をその自然レベルに対して増減させるようにダイバータ・バイアスを配置したものであるが、ポロイダルドリフトモデルとおおむね一致している。

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DivertorScrape-off layer
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