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First SOLPS-ITER predictions of the impact of cross-field drifts on divertor and scrape-off layer conditions in double-null configuration of STEP

J. Karhunen, S.S. Henderson, A. Järvinen, D. Moulton, S. Newton, R.T. Osawa2024年9月Nuclear FusionIF 3出版社

Introduction of cross-field drifts in SOLPS-ITER simulations of connected double-null plasmas in STEP with the ion drift towards the upper divertors was found to enhance the detachment of the inner divertors with decreased target densities and ion and heat fluxes, while simultaneously complicating the access to detachment in the outer lower divertor by increasing the target temperature and heat loads to levels above the engineering limits. The drift was observed to significantly affect the radial heat transport between the core and the scrape-off layer (SOL), altering the poloidal temperature and pressure profiles and, consequently, the poloidal conductive and convective heat transport in the SOL. As a result, up-down asymmetries of 52:48 and 58:42 biased towards the outer lower and upper inner divertors, respectively, were observed to arise in the unmitigated power entering the divertor regions, breaking the up-down symmetry seen in simulations without the drift terms and contradicting with earlier experimental observations on the low-field side. Moreover, the upstream electron density was found to decrease noticeably in the core and separatrix regions following the activation of the drifts due to an increased share of the neutrals arriving from D2 injections near the upper and lower X-points ionizing already in the private flux regions.

日本語訳

SOLPS-ITERシミュレーションにおいて、上部ダイバータに向かうイオン ドリフトを伴う連結ダブルヌルプラズマへの交差磁場ドリフトの導入は、内側ダイバータのデタッチメントを促進し、ターゲット密度、イオン束、および熱流束を減少させることが見いだされた。一方で、下部外側ダイバータではターゲット温度と熱負荷が工学的限界を超えるレベルまで上昇し、デタッチメントへのアクセスが複雑化することも同時に明らかになった。この ドリフトは、コアとスクレイプオフ層(SOL)の間の径方向熱輸送に顕著に影響し、ポロイダル温度・圧力分布、ひいてはSOLにおけるポロイダル熱伝導おおび対流熱輸送を変化させることが観察された。その結果、ダイバータ領域に入射する未緩和電力において、それぞれ下部外側および上部内側ダイバータに偏った52:48おおび58:42の上下非対称性が生じることが観察された。これは、ドリフト項を含まないシミュレーションで見られた上下対称性を破り、低磁場側での従来の実験観測と矛盾する。さらに、ドリフトの活性化に伴い、コアおおびセパラトリックス領域の上流電子密度が顕著に減少することが見いだされた。これは、上部おおび下部X点近傍のD2注入から到来する中性粒子のうち、既に私的フラックス領域で電離する割合が増加するためである。

装置

iter高精度(タイトル一致)

wiki

ITERDivertorScrape-off layerSTEPSOLPS-ITER

AIによる論文要約

STEPの二重ヌル配位におけるクロス磁場ドリフトがダイバータとスクレイプオフ層の条件に与える影響に関するSOLPS-ITERの予測
JAこの論文は、核融合プラズマの閉じ込めと排出に関心のある研究者や学生に有益です。特に、プラズマ物理とダイバータ設計の観点から、ドリフト効果がプラズマ挙動に及ぼす影響を理解することが重要です。#核融合 #STEP #ダイバータ #クロス磁場ドリフト #SOLPS-ITER
LLM向け: {'Title': 'SOLPS-ITERによるSTEPの二重ヌル配位におけるクロス磁場ドリフトの影響予測', 'Author(s)': '不明', 'Rese…

この論文は、STEP装置の二重ヌル配位におけるクロス磁場ドリフトがダイバータと周辺プラズマに与える影響を、SOLPS-ITERシミュレーションを用いて調べたものです。イオンドリフトにより内側ダイバータの分離が促進される一方で、外側下部ダイバータの分離が阻害されることが示されました。また、ドリフトにより熱輸送が変化し、ダイバータ入熱の上下非対称性が生じることも明らかにされています。

[First SOLPS-ITER predictions of the impact of cross-field drifts on divertor and scrape-off layer conditions in double-null configuration of STEP]
ENThis paper is of interest to fusion researchers and engineers working on divertor design and plasma exhaust management for future fusion reactors like STEP.#FusionReactor #DivertorDesign #PlasmaExhaust #SOLPS-ITER #CrossFieldDrifts
LLM向け: {'Title': 'Simulating the impact of cross-field drifts on divertor performance i…

This paper investigates the effects of cross-field drifts on the performance of the divertor and scrape-off layer in a double-null configuration of the STEP fusion reactor. The simulations show that drifts can enhance detachment in the inner divertors but complicate access to detachment in the outer lower divertor. Drifts also affect heat transport between the core and scrape-off layer, leading to up-down asymmetries in power entering the divertor regions.

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