Plasma impurity content depends on the impurity sources, fuelling efficiency, and confinement. In JET, carbon is the primary impurity, and its fuelling efficiency has been studied using methane gas injection and modelled with the scrape-off-layer (SOL) codes: DIVIMP and EDGE2D. In this paper, EDGE2D modelling of similar ASDEX Upgrade experiments and projections to ITER are described. The parameters that govern the size scaling of carbon screening have been identified.Size scaling is complex. For carbon injected from the main chamber, the important factors include: the SOL temperature, the magnitude of the thermal force at the divertor entrance, and the parallel distance to the divertor. For carbon injected at the strike points, the intersection of the carbon ionization region with the region of strong thermal force determines the carbon fuelling efficiency.ITER projects to have much better carbon screening than JET. The ITER SOL is hotter so that main chamber carbon is ionized further from the separatrix making the calculated carbon fuelling efficiency lower. Also, the carbon originating near the strike point has less chance of escaping the divertor since the ITER divertor is larger. The carbon sputtering is projected to be larger, making the ITER core contamination difficult to estimate. A general result is that the core contamination at fixed total sputtering rate and core impurity confinement increases when the fraction of carbon ionized in the main chamber SOL increases, and decreases for larger machine size and higher density operation.
プラズマ不純物含有量は、不純物源、供給効率、および閉じ込めに依存する。JETでは、炭素が主要な不純物であり、その供給効率はメタンガス注入を用いて研究され、スクレイプオフ層（SOL）コードであるDIVIMPおよびEDGE2Dを用いてモデル化されてきた。本論文では、同様のASDEX Upgrade実験のEDGE2DモデリングとITERへの外挿について述べる。炭素遮蔽のサイズスケーリングを支配するパラメータが特定された。サイズスケーリングは複雑である。主室から注入された炭素については、重要な因子として、SOL温度、ダイバータ入口での熱力の大きさ、およびダイバータまでの平行方向距離が挙げられる。ストライク点に注入された炭素については、炭素の電離領域と強い熱力の領域との交差が炭素供給効率を決定する。ITERはJETよりもはるかに優れた炭素遮蔽を有すると予測される。ITERのSOLはより高温であるため、主室の炭素はセパラトリクスからより遠くで電離され、計算される炭素供給効率は低くなる。また、ストライク点近傍に由来する炭素は、ITERのダイバータがより大きいため、ダイバータから逃げる可能性が低い。炭素スパッタリングはより大きくなると予測され、ITERのコア汚染の推定を困難にしている。一般的な結果として、全スパッタ率とコア不純物閉じ込めが一定の場合、コア汚染は主室SOLで電離される炭素の割合が増加すると増加し、装置サイズが大きく高密度運転では減少する。