The fundamental behavior of the W7-X island divertor under detached conditions, which has been theoretically predicted with the EMC3-Eirene code, is re-examined here under the experimental conditions achieved so far and compared with the first experimental results. Both simulations and experiments cover a range of divertor configurations and plasma parameters, and show the following common trends: (1) with rising impurity radiation, the target heat load decreases 'uniformly' over the entire target surface in the sense that both the peak and average heat loads can drop by an order of magnitude. Impurity radiation (mainly from intrinsic carbon) occurs primarily at the plasma edge and the resulting negative impact on the stored energy is less than 10%. (2) When the total radiation exceeds a critical level, the target particle flux (the recycling flux Γrecy) begins to fall and can drop by a factor of 3–5 at high radiation levels without an obvious indication of significant volume recombination. (3) While Γrecy decreases, the divertor neutral pressure continues to build up and reaches a maximum, at which point Γrecy has declined significantly. (4) During detachment, the electron temperature at the last closed flux surface falls in a way that is not quantitatively understandable from parallel classical heat conduction processes. This paper presents a physical explanation of the numerical/experimental results described above. Furthermore, using the EMC3-Eirene code as a diagnostic tool, we are able, apparently for the first time, to provide a full quantitative analysis of each transport channel in the island divertor, aiming to clarify how the island divertor plasma self-regulates to maintain particle, energy, and momentum balance under detached conditions.
EMC3-Eireneコードによって理論的に予測されてきたW7-Xアイランドダイバータの非接触状態における基本的な挙動は、ここではこれまでに達成された実験条件の下で再検討され、最初の実験結果と比較される。シミュレーションと実験はともに、一連のダイバータ配位とプラズマパラメータを網羅しており、以下の共通の傾向を示す。(1) 不純物放射の増加に伴い、ターゲット熱負荷はターゲット表面全体にわたって「一様に」減少する。すなわち、ピークおよび平均熱負荷はともに一桁低下し得る。不純物放射（主に内在炭素に起因する）は主にプラズマ周辺部で発生し、蓄積エネルギーへの悪影響は10%未満である。(2) 全放射が臨界レベルを超えると、ターゲット粒子束（リサイクリング束 Γrecy）は低下し始め、高放射レベルでは、有意な体積再結合の明らかな兆候なしに、3～5分の1に低下し得る。(3) Γrecyが減少する一方で、ダイバータ中性ガス圧は上昇し続けて最大値に達し、その時点でΓrecyは有意に低下している。(4) デタッチメント中、最終閉鎖磁気面における電子温度は、平行方向の古典的熱伝導過程からは定量的に理解できない形で低下する。本論文は、上述の数値的/実験的結果の物理的説明を提示する。さらに、EMC3-Eireneコードを診断ツールとして用いることにより、アイランドダイバータプラズマが非接触状態下で粒子、エネルギー、運動量のバランスを維持するためにどのように自己調整するかを解明することを目的として、アイランドダイバータ内の各輸送チャネルの完全な定量的解析を、どうやら初めて提供することができる。