Divertor detachment operation compatible with the core plasma is an effective method to alleviate the steady-state heat flux approaching the divertor target; this scheme will be adopted by high-performance tokamaks in the future, such as International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Currently, two ITER-like tungsten divertors with different geometries have been installed at the top and bottom of Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), providing conditions for the present study to investigate the effect of divertor geometry on the compatibility between detachment and core plasma. Recent H-mode experiments show that the electron temperature and heat flux of the outer target of the lower divertor decrease lower than those of the upper divertor after similar amounts of impurity are truly injected into the plasma. SOLPS simulations further prove that the closed lower divertor with a 'corner slot' structure is beneficial for trapping impurity and deuterium particles, thereby increasing momentum and energy losses. For the upper single-null discharges, the divertor electron temperature can be relatively reduced by increasing impurity seeding, but it is also easy to decrease the plasma stored energy and even lead to an H-L back transition. In addition, statistical data on discharges with impurity seeding show that the proportion of detachment discharges achieved by using the closed divertor is higher than that achieved by using the open divertor. The discharges with the closed divertor after detachment have less damage to the core plasma performance than those with the open divertor, irrespective of whether neon or argon seeding is employed. This research will support long-pulse detachment operation in EAST and provide a reference for other tokamaks in divertor design.
ダイバータ非接触運転をコアプラズマと両立させることは、ダイバータ標的へ入射する定常熱流束を緩和する有効な方法であり、この方式は、国際熱核融合実験炉(ITER)などの将来の高性能トカマクで採用される予定である。現在、実験先進超伝導トカマク(EAST)の上部と下部に、異なる形状を持つ2つのITER類似タングステンダイバータが設置されており、本研究がダイバータ形状が非接触状態とコアプラズマの両立性に及ぼす影響を調査するための条件が整えられている。最近のHモード実験により、同程度の不純物がプラズマに実際に注入された後、下部ダイバータの外側ターゲットの電子温度と熱流束は、上部ダイバータのものよりも低く減少することが示された。SOLPSシミュレーションはさらに、「コーナースロット」構造を有する閉鎖型下部ダイバータが不純物および重水素粒子を閉じ込めるのに有効であり、それによって運動量損失とエネルギー損失を増加させることを実証している。上部シングルヌル放電では、不純物入射を増加させることによりダイバータ電子温度を比較的低下させることができるが、プラズマ蓄積エネルギーを減少させたり、H-Lバック遷移を引き起こしたりすることも容易である。さらに、不純物入射を行った放電の統計データは、閉鎖型ダイバータを用いて達成された非接触放電の割合が、開放型ダイバータを用いた場合よりも高いことを示している。非接触状態後の閉鎖型ダイバータを用いた放電は、ネオンまたはアルゴン入射のいずれを用いた場合でも、開放型ダイバータを用いた放電よりもコアプラズマ性能への損傷が小さい。本研究は、EASTにおける長時間パルス非接触運転を支援し、他のトカマクのダイバータ設計における参考を提供するものである。