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Drift driven cross-field transport and scrape-off layer width in the limit of low anomalous transport

Camille Baudoin, Patrick Tamain, Hugo Bufferand, Guido Ciraolo, Nicolas Fedorczak, Davide Galassi, Alberto Gallo, Philippe Ghendrih, Nicolas Nace2018年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The impact of the -drift in the cross-field transport and its effect on the density and power scrape-off layer (SOL) width in the limit of low anomalous transport is studied with the fluid code SolEdge2D. In the first part of the work, the simulations are run with an isothermal reduced fluid model. It is found that a -drift dominated regime is reached in all geometries studied (JET-like, ASDEX-like and circular analytic geometries), and that the transition toward this regime comes along with the apparition of supersonic shocks, and a complex parallel equilibrium. The parametric dependencies of the SOL width in this regime are investigated, and the temperature and the poloidal magnetic field are found to be the principal parameters governing the evolution of the SOL width. In the second part of this paper, the impact of additional physics is studied (inclusion of the centrifugal drift, self-consistent variation of temperature and the treatment of the neutral species). The addition of centrifugal drift and neutral species are shown to play a role in the establishment of the parallel equilibrium, impacting the SOL's width, although the role of the centrifugal drift is limited to a low diffusion level. Finally, the numerical results are compared with the estimate of the Goldston's heuristic drift based model (HD-model), the starting point of our study, and which has shown good agreement with experimental scaling laws. We find that the particles SOL widths in the -drift dominated regime are at least two times smaller than the estimate of the HD-model. Moreover, in the parametric dependencies proposed by the HD-model, the dependency with is retrieved, but not the one on T.

日本語訳

スクレイプオフ層(SOL)幅に対する異常輸送の低い極限における、クロスフィールド輸送へのドリフトの影響と、その密度およびパワーへの効果を、流体コードSolEdge2Dを用いて研究した。研究の第一部では、等温簡約流体モデルを用いてシミュレーションを実施した。その結果、JET型、ASDEX型、および解析的な円形配位のすべての幾何形状において、ドリフトが支配的な領域に到達することが見出された。この領域への遷移に伴い、超音速衝撃波と複雑な平行方向平衡が出現することが明らかになった。この領域におけるSOL幅のパラメトリック依存性を調査し、SOL幅の進化を支配する主要パラメータが温度とポロイダル磁場であることを見出した。研究の第二部では、追加の物理効果(遠心ドリフトの導入、温度の自己無撞着な変化、中性粒子種の取り扱い)の影響を検討した。遠心ドリフトと中性粒子種の追加は、平行方向平衡の確立に寄与し、SOL幅に影響を与えることが示された。ただし、遠心ドリフトの影響は低拡散領域に限定される。最後に、数値結果をGoldstonのヒューリスティックドリフトモデル(HDモデル)の推定値と比較した。このモデルは本研究の出発点であり、実験スケーリング則と良好な一致を示している。ドリフト支配領域における粒子SOL幅は、HDモデルの推定値よりも少なくとも2倍小さいことが見出された。さらに、HDモデルが提案するパラメトリック依存性のうち、あるパラメータに関する依存性は再現されたが、Tに関する依存性は再現されなかった。

装置

asdex-upgrade低精度(概要文一致)jet低精度(概要文一致)

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Scrape-off layerAnomalous transport
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