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The effect of detachment on carbon divertor erosion/redeposition in the DIII-D tokamak

D.G. Whyte, W.P. West, C.P.C. Wong, R. Bastasz, J.N. Brooks, W.R. Wampler, N.H. Brooks, J.W. Davis, R.P. Doerner, A.A. Haasz2001年被引用 36Nuclear FusionIF 3出版社

An operational scenario has been demonstrated on the DIII-D tokamak where the graphite covered divertor is free ofnet erosion. Reduction of divertor carbon erosion is accomplishedusing a low temperature (detached) divertor plasma that eliminatesphysical sputtering. Likewise, the carbon influx arising from chemicalerosion is found to be very low in the detached divertor, althoughuncertainties exist concerning chemical erosion yield due to theunknown effect of detachment on hydrocarbon transport. Nearstrike point regions, the rate of carbon deposition is ≈ 3 cm/burn-year,with a corresponding hydrogenic co-deposition rate greater than 1 kg/(m2burn-year);rates which are problematic for steady state fusion reactors. Thecarbon net deposition rate in the divertor is consistent with carbonarriving from the core plasma region. Carbon ion influx from the mainwall is measured to be relatively large in the high density detachedregime and is of sufficient magnitude to account for the depositionrate in the divertor. Divertor redeposition is, therefore, determinedby non-divertor erosion and transport. Despite the success in reducingdivertor erosion on DIII-D with detachment, no significant reductionis found in the core plasma carbon density, illustrating theimportance of non-divertor erosion and the complex coupling betweenerosion/re-deposition and impurity plasma transport.

日本語訳

DIII-Dトカマクにおいて、グラファイト被覆ダイバータが正味の侵食を受けない運転シナリオが実証された。ダイバータ炭素侵食の低減は、物理スパッタリングを排除する低温(非接触)ダイバータプラズマを用いることによって達成される。同様に、化学的侵食に起因する炭素流入は、非接触ダイバータにおいて非常に低いことが見出されたが、非接触状態が炭素輸送に及ぼす影響が未知であるため、化学的侵食収率に関しては不確実性が存在する。ストライク点近傍領域では、炭素堆積速度は約3cm/燃焼年であり、対応する水素同位体共堆積速度は1kg/(m²・燃焼年)を超える。これらの速度は、定常核融合炉にとって問題となる値である。ダイバータにおける炭素正味堆積速度は、コアプラズマ領域から輸送される炭素と整合的である。主壁からの炭素イオン流入は、高密度非接触領域において比較的大きく測定され、ダイバータでの堆積速度を説明するのに十分な大きさである。したがって、ダイバータでの再堆積は、非ダイバータ領域での侵食と輸送によって決定される。DIII-Dにおいて非接触状態によるダイバータ侵食低減に成功したにもかかわらず、コアプラズマ中の炭素密度の有意な低減は見られず、非ダイバータ領域での侵食と、侵食・再堆積と不純物プラズマ輸送の間の複雑な結合の重要性が示されている。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

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DivertorDIII-DDivertor detachment
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