We modeled plasma edge localized mode (ELM) sputter erosion for a Small Angle Slot divertor with a tungsten coated region (SAS-VW), designed for experiments in the DIII-D tokamak, and proposed for use in future advanced tokamaks. The simulations use a free-streaming, 1000 eV, C+6 and D+1 ELM impingement model, with SOLPS-ITER, ITMC-DYN, and REDEP/WBC code packages for background plasma, material response, and erosion/redeposition respectively. The results show ELM'ing plasma gross and net tungsten erosion fluxes of the mixed-material C/W surface peaking at the slot entrance region, and an order of magnitude higher than for non-ELMs. The per-pulse erosion, however, remains low, of order 0.5 nm, due to expected moderate ELM frequencies and duration in DIII-D. The ELMs result in a ∼25x higher peak sputtered W current leaving the divertor slot region, towards the core plasma, compared to the ELM-free plasma case. The time-integrated escape current, however, may not significantly affect core plasma high-Z contamination concerns, for a 1% ELM duty factor, but may be an issue for higher frequency ELMs. In general, the modeling results appear favorable for effective testing of the SAS-VW divertor in DIII-D, and extrapolation to innovative divertor designs in future ITER-like and DEMO fusion devices.
我々は、DIII-Dトカマクでの実験用に設計され、将来の先進トカマクでの使用が提案されている、タングステン被覆領域を有するスモールアングルスロットダイバータ(SAS-VW)について、プラズマ周辺局在モード(ELM)によるスパッタ erosion をモデル化した。シミュレーションでは、自由流動する1000 eVのC+6およびD+1 ELM衝突モデルを用い、背景プラズマ、材料応答、およびエロージョン/再堆積にはそれぞれSOLPS-ITER、ITMC-DYN、REDEP/WBCコードパッケージを使用する。結果は、ELM作用下のプラズマによる混合材料C/W表面のグロスおよびネットのタングステンエロージョンフラックスが、スロット入口領域でピークに達し、非ELM時よりも一桁高いことを示している。しかしながら、1パルスあたりのエロージョンは、DIII-Dにおける予想される中程度のELM周波数と持続時間のため、約0.5 nmのオーダーと低いままである。ELMにより、ダイバータスロット領域からコアプラズマ方向へ逃げるピークのスパッタW電流は、ELMなしのプラズマの場合と比較して約25倍高くなる。しかしながら、時間積分された逃散電流は、1%のELMデューティファクターでは、コアプラズマの高Z不純物汚染の懸念に大きく影響しない可能性があるが、より高周波数のELMでは問題となる可能性がある。概して、モデリング結果は、DIII-DにおけるSAS-VWダイバータの効果的な試験と、将来のITER類似およびDEMO核融合装置における革新的なダイバータ設計への外挿に有望であると思われる。