One of the first studies of MAST Upgrade divertor configurations with scrape-off layer plasma simulation (SOLPS) 5.0 are presented. We focus on understanding the main prospects associated with the novel geometry of the Super-X divertor (SXD). This includes a discussion of the effect of magnetic flux expansion and volumetric power losses on the reduction of target power loads, the effect of divertor geometry on the divertor closure and the distribution of neutral species and radiation in the divertor, and the role of the connection length in broadening the target wetted area. A comparison in conditions typical for MAST inter-ELM H-mode plasmas confirms the improved performance of the Super-X topology resulting in significantly better divertor closure with respect to neutrals (the atomic flux from the target increased by a factor of 6, but the atomic flux from the divertor to the upper SOL reduced by a factor of 2), increased radiation volume and increased total power loss (a factor of 2) and a reduction of target power loads through both magnetic flux expansion and larger volumetric power loss in the divertor (a factor of 5–10 in attached plasmas). The reduction of the target power load by SXD further increases with collisionality (high density or detached regimes) thanks to the larger importance of volumetric power losses. It is found that a cold divertor plasma leads to stronger parallel temperature gradients in the SOL which drive more parallel heat flux, meaning that the effectiveness of perpendicular transport in spreading the power at the target can be reduced, and this needs to be taken into account in any optimization.
MASTアップグレードのダイバータ配位に関する、スクレープオフ層プラズマシミュレーション（SOLPS）5.0を用いた最初の研究の一つを提示する。我々は、スーパーXダイバータ（SXD）の新規な幾何学的形状に関連する主な利点の理解に焦点を当てる。これには、磁束拡大と体積パワー損失がターゲットへのパワー負荷低減に及ぼす影響の考察、ダイバータ幾何学的形状がダイバータ閉じ込めとダイバータ内の中性粒子分布および放射に及ぼす影響、そして接続長がターゲットの濡れ面積拡大に果たす役割が含まれる。MASTのELM間Hモードプラズマに典型的な条件での比較により、スーパーXトポロジーの性能向上が確認される。これは、ダイバータ閉じ込めが中性粒子に対して有意に改善されること（ターゲットからの原子フラックスが6倍増加する一方、ダイバータから上部SOLへの原子フラックスは6分の1に低減）、放射体積と総パワー損失の増加（2倍）、そして磁束拡大とより大きな体積パワー損失の両方によるターゲットパワー負荷の低減（付着プラズマでは5〜10倍）によって示される。SXDによるターゲットパワー負荷の低減は、衝突度（高密度またはデタッチ状態）が増すにつれてさらに大きくなる。これは、体積パワー損失の重要性が増すためである。また、冷たいダイバータプラズマはSOL内でより強い平行方向温度勾配を生じさせ、それがより多くの平行方向熱流束を駆動することが見出された。これは、ターゲットでのパワー拡散における垂直方向輸送の有効性を低下させ得ることを意味し、いかなる最適化においてもこの点を考慮する必要がある。