In this paper the influence of toroidally asymmetric wall features on plasma solutions for ASDEX Upgrade is investigated by using the 3D scrape-off-layer simulation code EMC3-EIRENE. A comparison of simulation results in a 2D case with a toroidally symmetric first wall and divertor and a 3D case that differs from the 2D setup by including the 3D structure of the poloidal rib-limiters on the low field side of ASDEX Upgrade, highlights notable differences in the main chamber neutral particle distributions, ionisation sources and plasma flow patterns. Both neutral particle distribution and ionisation sources extend poloidally further upwards at the outer mid-plane in the 3D case and the plasma flow is globally influenced by the 3D wall features. Both simulations are conducted with identical input parameters to isolate the influence of wall geometry from other factors. By analysing the transport of neutrals from different poloidal locations it was possible to explain the observed discrepancies by different transport paths for recycled neutrals from the divertor region, only accessible in the 3D version of the wall geometry. Together with observed differences in fall-off lengths for plasma flow and electron temperature at the outer mid-plane, presented results are of key importance for interpreting global impurity migration experiments.
本論文では、ASDEX Upgradeのプラズマ解に対するトロイダル方向に非対称な壁形状の影響を、3Dスクレイプオフ層シミュレーションコードEMC3-EIRENEを用いて調査する。トロイダル方向に対称な第一壁とダイバータを持つ2Dケースと、ASDEX Upgradeの低磁場側におけるポロイダルリブリミッタの3D構造を含めることで2D設定と異なる3Dケースとのシミュレーション結果の比較は、主室の中性粒子分布、電離源、およびプラズマ流パターンにおける顕著な差異を明らかにする。3Dケースでは、中性粒子分布と電離源の両方が外側中平面でポロイダル方向により上方に広がり、プラズマ流は3D壁形状によって全体的に影響を受ける。両シミュレーションは、壁形状の影響を他の要因から分離するために、同一の入力パラメータで実施される。異なるポロイダル位置からの中性粒子の輸送を分析することにより、観測された差異は、3D版の壁形状でのみアクセス可能なダイバータ領域からのリサイクル中性粒子の異なる輸送経路によって説明することができた。外側中平面におけるプラズマ流と電子温度の減衰長の観測された差異とともに、提示された結果は、全体的な不純物輸送実験の解釈にとって極めて重要である。