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Edge turbulence and divertor heat flux width simulations of Alcator C-Mod discharges using an electromagnetic two-fluid model

B. Chen, X.Q. Xu, T.Y. Xia, M. Porkolab, E. Edlund, B. LaBombard, J. Terry, J.W. Hughes, S.F. Mao, M.Y. Ye2017年被引用 35Nuclear FusionIF 3出版社

The BOUT++ code has been exploited in order to improve the understanding of the role of turbulent modes in controlling edge transport and resulting scaling of the scrape-off layer (SOL) heat flux width. For the C-Mod enhanced (EDA) H-mode discharges, BOUT++ six-field two-fluid nonlinear simulations show a reasonable agreement of upstream turbulence and divertor target heat flux behavior: (a) the simulated quasi-coherent modes show consistent characteristics of the frequency versus poloidal wave number spectra of the electromagnetic fluctuations when compared with experimental measurements: frequencies are around 60–120 kHz (experiment: about 70–110 kHz), are around 2.0 which is similar to the phase contrast imaging data; (b) linear spectrum analysis is consistent with the nonlinear phase relationship calculation which indicates the dominance of resistive-ballooning modes and drift-Alfven wave instabilities; (c) the SOL heat flux width versus current Ip scaling is reproduced by turbulent transport: the simulations yield similar to experimental measurements within a factor of 2. However the magnitudes of divertor heat fluxes can be varied, depending on the physics models, sources and sinks, sheath boundary conditions, or flux limiting coefficient; (d) Simple estimate by the '2-point model' for is consistent with simulation. Moreover, blobby turbulent spreading is confirmed for these relatively high Bp shots.

日本語訳

BOUT++コードは、乱流的なモードが輸送を制御し、スクレイプオフ層(SOL)の熱流束幅のスケーリングを決定する役割についての理解を深めるために活用されてきた。C-Modのenhanced D-alpha(EDA)Hモード放電に対して、BOUT++による6場非線形シミュレーションは、上流部の乱流とダイバータターゲットでの熱流束挙動に関して合理的な一致を示す。(a) シミュレーションされた準コヒーレントモードは、実験測定と比較して、電磁的揺動の周波数対ポロイダル波数スペクトルにおいて整合した特性を示す:周波数は約60〜120 kHz(実験:約70〜110 kHz)、ポロイダル波数は約2.0 cm⁻¹であり、位相コントラストイメージングデータと類似している。(b) 線形スペクトル解析は、抵抗性バルーニングモードとドリフト・アルフヴェン波不安定性の優位を示す非線形位相関係の計算と整合する。(c) SOL熱流束幅のプラズマ電流Ipに対するスケーリングは、乱流輸送シミュレーションによって再現される:シミュレーション結果は実験測定と2倍以内の因子で一致する。しかし、ダイバータ熱流束の大きさは、物理モデル、ソース・シンク項、シース境界条件、または閉じ込め係数の選択に依存して変化し得る。(d) 「2点モデル」による簡易評価はシミュレーション結果と整合する。さらに、比較的高いプラズマ電流Bpを有するショットにおいて、ブロビーな乱流広がりが確認される。

装置

alcator-c-mod高精度(タイトル一致)

wiki

DivertorAlcatorC-ModEdge turbulence
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