In the period from 2002 to 2007 the material of the plasma facing components (PFCs) of ASDEX Upgrade (AUG) was changed from carbon (C) to tungsten (W). Comparing the measured density profiles of low-density L-mode discharges with little or no gas puff before and after this modification, a significantly higher pedestal-top density was found for W PFCs together with a steeper gradient and a lower pedestal temperature. This change can be explained by larger particle- and energy reflection coefficients for D on W compared to D on C, as shown by EMC3-EIRENE simulations of AUG discharges in similar conditions on a computational grid extending to the main chamber first wall. In the simulations, a change of the wall material at fixed separatrix density indeed shows that for W PFCs more neutrals cross the separatrix, resulting in a steeper density gradient. Analysis of the source resolved and poloidally resolved neutral flux densities across the separatrix show a dominant contribution of the divertor targets to the fuelling profile in the simulation of the low density case. Increasing the density decreases the electron temperature at the target and therefore the potential drop in the electrostatic sheath as well as the energy of the ions impinging on the surface. Neutrals with ∼eV energies, able to reach the separatrix, are then only produced via molecular dissociation processes in the plasma volume independently of the PFC material. Also the contribution of the main chamber PFCs to the fuelling is observed to increase at higher densities.
2002年から2007年にかけて、ASDEX Upgrade（AUG）のプラズマ対向機器（PFC）の材料は、炭素（C）からタングステン（W）に変更された。この変更前後における、ガス入射がほとんどない低密度Lモード放電の密度分布の測定値を比較すると、W製PFCの場合、ペデスタル頂部密度が有意に高く、密度勾配がより急峻で、ペデスタル温度が低いことが見出された。この変化は、主室第一壁まで及ぶ計算格子を用いた同様の条件下でのAUG放電のEMC3-EIRENEシミュレーションによって示されたように、Cと比較した場合のW上でのDの粒子反射係数とエネルギー反射係数の大きさによって説明できる。シミュレーションにおいて、固定されたセパラトリクス密度で壁材料を変更すると、W製PFCの場合、より多くの中性粒子がセパラトリクスを横切り、その結果、より急峻な密度勾配が生じることが確かに示されている。低密度の場合のシミュレーションにおけるセパラトリクスを横切る中性粒子束の、ソース項分解およびポロイダル分解の解析により、ダイバータターゲットが燃料供給に対して支配的な寄与をしていることが示される。密度を増加させると、ターゲットでの電子温度が低下し、したがって静電シースにおける電位降下と、表面に入射するイオンのエネルギーが減少する。その結果、セパラトリクスに到達できる約eVオーダーのエネルギーを持つ中性粒子は、PFC材料に依存せず、プラズマ体積内での分子解離過程によってのみ生成されるようになる。また、高密度では、主室PFCの燃料供給への寄与が増加することも観測される。