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Power exhaust and core-divertor compatibility of the baffled snowflake divertor in TCV

S Gorno, C Colandrea, O Février, H Reimerdes, C Theiler, B P Duval, T Lunt, H Raj, U A Sheikh, L Simons2023年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A baffled snowflake minus low-field side (SF-LFS) is geometrically-optimised in tokamak à configuration variable, increasing divertor neutral pressure, to evaluate the roles of divertor closure (comparing with an unbaffled SF-LFS) and magnetic geometry (comparing with a baffled single null (SN)) in power exhaust and core-divertor compatibility. Ohmically-heated L-mode discharges in deuterium, with a line-averaged core density of approximately  m−3, are seeded with nitrogen to approach detached conditions. Baffles in the SF-LFS configuration are found to reduce the peak outer target heat flux by up to , without significantly affecting the location of the inter-null radiation region or the core-divertor compatibility. When compared to the baffled SN, the baffled SF-LFS exhibits a reduction in the outer target heat flux by up to and the ability to balance the strike-point distribution of heat flux. These benefits are less significant with N2 seeding, with similar peak target quantities (such as heat flux, electron temperature and ion flux) and divertor radiated power. Despite a radiating region located farther from the confined plasma for the SF-LFS than the baffled SN, no change in core confinement is observed. Core effective charge even indicates an increase in core impurity penetration for the SF-LFS. These experiments constitute a good reference for detailed model validations and extrapolations, exploring important physics such as core impurity shielding and the dependence of divertor cross-field transport on magnetic geometry.

日本語訳

バッフル付きスノーフレーク・マイナス(SF-LFS)配位は、可変配位トカマクにおいて幾何学的に最適化され、ダイバータ中性粒子圧力を増加させ、ダイバータ閉じ込め(バッフルなしSF-LFSとの比較)と磁気幾何学(バッフル付きシングルヌル(SN)との比較)が、出力排気とコア・ダイバータ両立性に果たす役割を評価する。重水素中のオーミック加熱Lモード放電は、コア線平均密度が約 10^19 m^-3 であり、窒素をシードして非接触状態に近づける。SF-LFS配位におけるバッフルは、外側ターゲット熱流束のピーク値を最大で約50%低減することが見出されたが、ヌル間放射領域の位置やコア・ダイバータ両立性には大きな影響を及ぼさない。バッフル付きSNと比較した場合、バッフル付きSF-LFSは外側ターゲット熱流束の低減が最大で約30%であり、ストライク点間の熱流束配分をバランスさせる能力を示す。これらの利点は、N2シード時にはそれほど顕著ではなく、ピークターゲット諸量(熱流束、電子温度、イオン束など)やダイバータ放射パワーは同程度である。SF-LFSでは放射領域が閉じ込めプラズマからより遠くに位置するにもかかわらず、コア閉じ込めの変化は観測されない。コア実効電荷数は、SF-LFSにおいてコアへの不純物浸入が増加することを示している。これらの実験は、コア不純物遮蔽や、磁気幾何学に対するダイバータ横断輸送の依存性といった重要な物理を探求する、詳細なモデル検証と外挿のための優れた参照点となる。

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DivertorTCVPower exhaust
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