Impurity seeding will be an important tool to reduce the peak power loads and temperatures at the divertor targets in future tokamak devices. To improve the physics understanding and provide predictive capabilities for the impact of impurities on the plasma, different impurity species have to be investigated and compared to each other. For this purpose SOLPS 5.0 simulations of argon (Ar) and nitrogen (N) seeded H-mode plasmas for ASDEX Upgrade have been performed. The (purely numerical) investigations extend previous studies dedicated to impurity transport and to the divertor impurity retention. An analysis of mixed Ar and N impurity seeding reveals that a trade-off between pedestal top temperature drop and fuel dilution can be achieved by an adjustment of the impurity mixture. Due to the impact of the impurities on the temperatures, the impurity seeding reduces the main ion ionization rates in the divertor regions, and therefore, the ion particle sources. Accordingly, this modification of the particle sources results in a main ion background flow inversion at higher seeding levels, which also strongly affects the impurity flow patterns. This mechanism explains a modification of the impurity density distribution at higher seeding levels, where Ar impurities are observed to be redistributed from the outer to the inner divertor. A less pronounced effect is observed for N, which can be explained by the radiation efficiency. The divertor impurity retention is determined by the relative positions of the ionization front of the neutral impurities and the impurity stagnation point. The impact of impurity seeding on the stagnation point position is studied in detail for the first time. Under the investigated conditions, decreasing the target temperature (i.e. increasing impurity seeding) always results in a reduction of the divertor impurity retention. This is a critical result making power exhaust even more challenging.
不純物入射は、将来のトカマク装置におけるダイバータ標的でのピーク熱負荷と温度を低減するための重要な手法となるであろう。プラズマに対する不純物の影響に関する物理的理解を深め、予測能力を向上させるためには、異なる不純物種を調査し、互いに比較する必要がある。この目的のため、ASDEX Upgradeにおけるアルゴン（Ar）および窒素（N）入射HモードプラズマのSOLPS 5.0シミュレーションが実施された。（純粋に数値的な）調査は、不純物輸送およびダイバータ不純物閉じ込めに特化したこれまでの研究を拡張するものである。ArとNの混合不純物入射の解析により、不純物混合比の調整によって、ペデスタル頂部温度の低下と燃料希釈の間のトレードオフを達成できることが明らかになった。不純物が温度に及ぼす影響により、不純物入射はダイバータ領域における主イオンの電離率を低下させ、したがってイオン粒子源を減少させる。これに伴い、粒子源のこの変更は、より高い入射レベルにおいて主イオン背景流の反転をもたらし、これも不純物流動パターンに強く影響を及ぼす。このメカニズムは、より高い入射レベルにおける不純物密度分布の変化を説明するものであり、Ar不純物は外側ダイバータから内側ダイバータへ再分布することが観測される。Nについては、放射効率によって説明できる、それほど顕著でない効果が観測される。ダイバータ不純物閉じ込めは、中性不純物の電離 front と不純物淀み点の相対的な位置によって決定される。不純物入射が淀み点位置に及ぼす影響は、初めて詳細に調査された。調査した条件下では、標的温度の低下（すなわち不純物入射の増加）は、常にダイバータ不純物閉じ込めの低減をもたらす。これは、排熱をさらに困難にする重大な結果である。