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Impact of carbon and tungsten as divertor materials on the scrape-off layer conditions in JET

M. Groth, S. Brezinsek, P. Belo, M.N.A. Beurskens, M. Brix, M. Clever, J.W. Coenen, C. Corrigan, T. Eich, J. Flanagan2013年被引用 96Nuclear FusionIF 3出版社

The impact of carbon and beryllium/tungsten as plasma-facing components on plasma radiation, divertor power and particle fluxes, and plasma and neutral conditions in the divertors has been assessed in JET both experimentally and by edge fluid code simulations for plasmas in low-confinement mode. In high-recycling conditions the studies show a 30% reduction in total radiation in the scrape-off (SOL) layer when replacing carbon (JET-C) with beryllium in the main chamber and tungsten in the divertor (JET-ILW). Correspondingly, at the low-field side (LFS) divertor plate a two-fold increase in power conducted to the plate and a two-fold increase in electron temperature at the strike point were measured. In low-recycling conditions the SOL was found to be nearly identical for both materials' configurations. Saturation and rollover of the ion currents to both low- and high-field side (HFS) plates was measured to occur at 30% higher upstream densities and radiated power fraction in JET-ILW. Past saturation, it was possible to reduce the ion currents to the LFS targets by a factor of 2 and to continue operating in stable, detached conditions in JET-ILW; in JET-C the reduction was limited to 50%. These observations are in qualitative agreement with predictions from the fluid edge code package EDGE2D/EIRENE, for which a 30% reduction of the total radiated power is also yielded when switching from C to Be/W. For matching upstream parameters the magnitude of predicted radiation is, however, 50% to 100% lower than measured, independent of the materials' configuration. Inclusion of deuterium molecules and molecular ions, and temperature and density dependent rates in EIRENE reproduced the experimentally observed rollover of the ion current to the LFS plate, via reducing the electron temperature at the plate.

日本語訳

プラズマ対向機器としての炭素およびベリリウム/タングステンが、プラズマ放射、ダイバータのパワーおよび粒子フラックス、ならびにダイバータ内のプラズマおよび中性粒子条件に及ぼす影響が、低閉じ込めモードのプラズマについて、JETにおいて実験的およびエッジ流体コードシミュレーションの両方で評価された。高リサイクリング条件では、主チャンバーの炭素をベリリウムに、ダイバータの炭素をタングステンに置き換えた場合(JET-ILW)、スクレイプオフ(SOL)層における全放射の30%減少が示された。これに対応して、低磁場側(LFS)ダイバータ板では、板に伝導されるパワーの2倍の増加と、ストライク点における電子温度の2倍の増加が測定された。低リサイクリング条件では、SOLは両方の材料構成でほぼ同一であることが見出された。低磁場側および高磁場側(HFS)板の両方へのイオン電流の飽和およびロールオーバーは、JET-ILWでは上流密度および放射パワー割合が30%高い値で発生することが測定された。飽和後、JET-ILWではLFSターゲットへのイオン電流を2分の1に低減し、安定したデタッチ状態で運転を継続することが可能であったが、JET-Cでは低減は50%に限られた。これらの観測結果は、流体エッジコードパッケージEDGE2D/EIRENEからの予測と定性的に一致しており、CからBe/Wへの切り替え時には全放射パワーの30%減少も得られている。上流パラメータを一致させた場合、予測される放射の大きさは、材料構成に関係なく、測定値より50%から100%低い。EIRENEに重水素分子および分子イオン、ならびに温度および密度依存のレートを含めることで、板における電子温度の低減を介して、LFS板へのイオン電流のロールオーバーが実験的に観測されたように再現された。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETDivertorTungstenScrape-off layer
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