This paper extends a 1D dynamic physics-based model of the scrape-off layer (SOL) plasma, DIV1D, to include the core SOL and possibly a second target. The extended model is benchmarked on 1D mapped SOLPS-ITER simulations to find input settings for DIV1D that allow it to describe SOL plasmas from upstream to target—calibrating it on a scenario and device basis. The benchmark shows a quantitative match between DIV1D and 1D mapped SOLPS-ITER profiles for the heat flux, electron temperature, and electron density within roughly 50% on: (1) the Tokamak Configuration Variable (TCV) for a gas puff scan; (2) a single SOLPS-ITER simulation of the Upgraded Mega Ampere Spherical Tokamak; and (3) the Upgraded Axially Symmetric Divertor EXperiment in Garching Tokamak (AUG) for a simultaneous scan in heating power and gas puff. Once calibrated, DIV1D self-consistently describes dependencies of the SOL solution on core fluxes and external neutral gas densities for a density scan on TCV whereas a varying SOL width is used in DIV1D for AUG to match a simultaneous change in power and density. The ability to calibrate DIV1D on a scenario and device basis is enabled by accounting for cross field transport with an effective flux expansion factor and by allowing neutrals to be exchanged between SOL and adjacent domains.
本論文では、スクレイプオフ層（SOL）プラズマの1次元動的物理モデルであるDIV1Dを拡張し、コアSOLおよび場合によっては第二ターゲットを含める。拡張モデルは、1次元マッピングされたSOLPS-ITERシミュレーションに対してベンチマークされ、DIV1Dが上流からターゲットまでのSOLプラズマを記述できるようにする入力設定を、シナリオおよび装置ごとに較正して見つける。ベンチマークでは、熱流束、電子温度、電子密度について、DIV1Dと1次元マッピングされたSOLPS-ITERプロファイルとの間の定量的一致が、およそ50%以内で示される：（1）トカマク配位可変装置（TCV）におけるガスパフスキャン、（2）アップグレードされたメガアンペア球状トカマクの単一のSOLPS-ITERシミュレーション、（3）ガルヒングのアップグレード型軸対称ダイバータ実験トカマク（AUG）における加熱電力とガスパフの同時スキャン。較正されると、DIV1Dは、TCV上の密度スキャンについて、SOL解のコアフラックスと外部中性ガス密度への依存性を自己無撞着に記述する。一方、AUGでは、電力と密度の同時変化に一致させるために、DIV1Dで可変SOL幅が使用される。シナリオおよび装置ごとにDIV1Dを較正する能力は、実効フラックス膨張係数を用いて磁場横断輸送を考慮し、中性粒子がSOLと隣接領域との間で交換されることを可能にすることによって実現される。