A series of EDGE2D-EIRENE cases was run in different wall materials of JET L-mode plasma with the input power close to the H-mode power threshold in ITER-like wall (ILW), with tungsten (W) covering the divertor, and beryllium (Be)—main chamber surfaces. Cases with all carbon (C) and all W walls were run at the same input power as in ILW cases. Contrary to expectations based on the idea that deeper penetration of neutrals re-emitted from surfaces with higher atomic mass into the plasma core raises core density, EDGE2D-EIRENE cases had the highest density in the C wall case. This is explained via the effect of the 'power deficit' in the divertor, as recycling neutrals deposit a fraction of their power into walls, thereby cooling the divertor plasma. This effect is stronger in C compared to W divertor surfaces. The plasma cooling in the divertor increases plasma density and neutral recycling, with more neutrals penetrating into the core. Metal wall (ILW and W wall) EDGE2D-EIRENE cases were found to have larger radial electric field (Er) both inside and outside of the separatrix, in line with the mechanism of the E × B shear turbulence suppression and experimental observations of lower H-mode power threshold in metal wall machines. The originally expected trend for higher core densities in metal wall machines, based on the effect of deeper penetration of neutrals re-emitted from higher atomic mass surfaces, was recovered in much lower density EDGE2D-EIRENE cases, where the effect of the power deficit in the divertor was less important. Subtle effects of interplay among mechanisms involving neutral circulation in the divertor and in the main chamber wall are considered to explain differences between ILW and W wall cases.
一連のEDGE2D-EIRENE計算は、ITER類似壁（ILW）におけるHモード出力閾値に近い入力電力を用いたJETのLモードプラズマにおいて、異なる壁材料に対して実施された。ここで、タングステン（W）がダイバータを覆い、ベリリウム（Be）が主室壁面を覆っている。全炭素（C）壁および全W壁の計算も、ILWの場合と同じ入力電力で実施された。より高い原子質量を持つ表面から再放出される中性粒子のプラズマコアへのより深い浸透がコア密度を上昇させるという考えに基づく予想に反して、EDGE2D-EIRENE計算ではC壁の場合に最も高い密度が得られた。これは、リサイクリング中性粒子がその電力の一部を壁に堆積させ、それによってダイバータプラズマを冷却するという、ダイバータにおける「出力欠損」の効果によって説明される。この効果は、Wダイバータ表面と比較してCダイバータ表面でより強い。ダイバータにおけるプラズマ冷却は、プラズマ密度と中性粒子リサイクリングを増加させ、より多くの中性粒子がコアへ浸透する。金属壁（ILWおよびW壁）のEDGE2D-EIRENE計算では、セパラトリックスの内側と外側の両方でより大きな動径電場（Er）が得られ、これはE×Bシアによる乱流抑制のメカニズムおよび金属壁装置におけるHモード出力閾値の低下という実験的観測と一致する。より高い原子質量を持つ表面から再放出される中性粒子のより深い浸透の効果に基づく、金属壁装置におけるより高いコア密度という当初の予想傾向は、ダイバータにおける出力欠損の効果がそれほど重要でない、はるかに低密度のEDGE2D-EIRENE計算において再現された。ダイバータおよび主室壁における中性粒子循環に関わるメカニズム間の相互作用の微妙な効果が、ILWとW壁の計算間の差異を説明すると考えられる。