Due to its unavoidable presence in thermonuclear DT plasmas and its peculiar effects on materials, investigation of the role of helium (He) in plasma–wall interaction (PWI) in current tokamaks is fundamental. In this work, PWI in L-mode He plasma discharges in ASDEX Upgrade (AUG) is modelled by exploiting simplified analytical approaches and two state-of-the-art codes. SOLPS-ITER is employed both to provide a suitable background plasma for erosion simulations and to interpret diagnostics measurements in terms of the He+/2+ fraction. In particular, a 50%:50% concentration of the two He ions is found in the proximity of the strike points, while He2+ represents the dominant population farther in the scrape-off layer. The role of He ion fraction on AUG tungsten (W) divertor erosion is first estimated by means of a simple analytical model, and afterwards by exploiting ERO2.0, showing the major impact of He2+ at common AUG plasma temperatures. The potential influence of extrinsic impurities on divertor erosion is inferred from a preliminary comparison of ERO2.0 simulation results with experimental erosion measurements in the strike-point region. A comparison between the multi-fluid and kinetic approaches for simulating W erosion and migration reveals significant discrepancies in the predicted W source and transport. In particular, the routinely adopted perfect entrainment assumption in SOLPS-ITER, i.e. setting the same velocity at the entrance of the magnetic pre-sheath for both main ions and impurities, is found to substantially overestimate the W source compared with ERO2.0 results. Moreover, ERO2.0 predicts stronger transport of W towards the X-point than current SOLPS-ITER simulations without drifts. Comparable W influx into the core can, however, be reproduced in ERO2.0 by reducing the anomalous diffusivity.
熱核DTプラズマ中に不可避的に存在し、材料に対して特異な影響を及ぼすことから、現在のトカマクにおけるプラズマ–壁相互作用（PWI）におけるヘリウム（He）の役割の調査は基礎的である。本研究では、ASDEX Upgrade（AUG）におけるLモードHeプラズマ放電中のPWIを、簡略化された解析的アプローチと2つの最新コードを用いてモデル化する。SOLPS-ITERは、侵食シミュレーションのための適切な背景プラズマを提供するとともに、He+/2+分率に関して診断測定を解釈するために使用される。特に、2つのHeイオンの50%:50%の濃度がストライク点の近傍で見出され、一方、He2+はスクレイプオフ層のより遠方で支配的な集団を表す。AUGタングステン（W）ダイバータ侵食に対するHeイオン分率の役割は、最初に単純な解析モデルによって推定され、その後ERO2.0を用いて推定され、一般的なAUGプラズマ温度でのHe2+の主要な影響が示される。外部不純物がダイバータ侵食に及ぼす潜在的な影響は、ストライク点領域におけるERO2.0シミュレーション結果と実験的な侵食測定との予備的な比較から推測される。W侵食と移動をシミュレートするための多流体アプローチと運動論的アプローチとの比較は、予測されるWソースと輸送に有意な不一致を明らかにする。特に、SOLPS-ITERで日常的に採用されている完全エントレインメント仮定、すなわち主イオンと不純物の両方について磁気プレシース入口で同じ速度を設定することは、ERO2.0の結果と比較してWソースを大幅に過大評価することが見出される。さらに、ERO2.0は、ドリフトなしの現在のSOLPS-ITERシミュレーションよりも、X点方向へのWのより強い輸送を予測する。しかしながら、同程度のWのコアへの流入は、異常拡散係数を低減することによりERO2.0で再現することができる。