During detachment, a buffer of neutral atoms and molecules builds up between the target and the ionising plasma. Collisions between the plasma and the molecules play an important role in the detachment process. Studies of plasma-molecular kinetics indicate that the gas temperature increases during deepening detachment for a wide range of conditions on the MAST-U and TCV tokamaks. This is related to an increased lifetime during detachment, leading to more plasma-molecule collisions that raise the molecular temperature. Such collisions subsequently result in power and momentum losses from the divertor plasma during detachment. Using a simplified inference, these losses are estimated using the rotational temperature, neutral pressure and ionisation front position. Significant power losses (about 10% of ) and dominant momentum losses (majority of the upstream pressure) from plasma-molecule collisions are inferred experimentally in long-legged, strongly baffled, detached divertors (MAST-U Super-X divertor). These findings are consistent with SOLPS-ITER simulations (about 15% of , and 65% of upstream pressure). Simulations also suggest that 40%–50% of the power crossing the ionisation front is lost downstream. The vibrational distribution obtained is compared with a collisional-radiative model setup using the same rate data as SOLPS-ITER, indicating some qualitative agreements and disagreements, potentially highlighting model gaps with regard to the default rates used. These interpretations highlight the importance of plasma-molecular collisions, leading to power and momentum losses during detachment.
ディタッチメント中に、中性原子と分子のバッファがターゲットと電離プラズマの間に形成される。プラズマと分子の間の衝突は、ディタッチメント過程において重要な役割を果たす。プラズマ分子動力学の研究は、MAST-UおよびTCVトカマクにおける広範囲の条件で、ディタッチメントの深化中にガス温度が上昇することを示している。これは、ディタッチメント中の増加した 寿命に関連しており、より多くのプラズマ分子衝突を引き起こして分子温度を上昇させる。そのような衝突は、その後、ディタッチメント中にダイバータプラズマからパワーと運動量の損失をもたらす。簡略化された推論を用いて、これらの損失は回転温度、中性圧力、電離フロント位置を用いて推定される。プラズマ分子衝突による有意なパワー損失（約10%の ）および支配的な運動量損失（上流圧力の大部分）が、長脚で強くバッフルされた、ディタッチしたダイバータ（MAST-U Super-Xダイバータ）において実験的に推測される。これらの発見は、SOLPS-ITERシミュレーション（約15%の 、および上流圧力の65%）と一致している。シミュレーションはまた、電離フロントを横切るパワーの40%–50%が下流で失われることを示唆している。得られた振動分布は、SOLPS-ITERと同じレートデータを用いた衝突放射モデルセットアップと比較され、いくつかの定性的な一致と不一致を示しており、使用されたデフォルトレートに関するモデルギャップを潜在的に浮き彫りにしている。これらの解釈は、ディタッチメント中のパワーと運動量の損失につながるプラズマ分子衝突の重要性を強調している。