Simulations of the edge of a quasi-helically symmetric (QHS) stellarator with geometry based on the Helically Symmetric eXperiment (HSX) are performed using the coupled codes EMC3–EIRENE. The standard configuration of HSX has an island structure outside the separatrix, corresponding to the 8/7 resonance. In addition to the standard configuration, two other configurations are examined: one with small islands outside the separatrix corresponding to the 16/15 resonance, and one with large islands corresponding to the 4/4 resonance. Using EMC3–EIRENE, density scans are employed, while scaling input power linearly with density, in order to determine the transition point from a low- to a high-recycling regime. The small island and the standard cases show markedly similar behaviour, but the large island configuration transitions to high-recycling and detached regimes at significantly lower plasma densities. Reducing the perpendicular diffusion coefficients creates behaviour more consistent with two-point model predictions by reducing the role of perpendicular transport through edge islands and reducing friction loss from counter-streaming parallel flows. When carbon impurities are added, the large island configuration exhibits a large increase in radiated power, while the two configurations with smaller islands do not.
準らせん対称実験(HSX)に基づく幾何形状を持つ準らせん対称(QHS)ステラレーターの周辺部のシミュレーションを、結合コードEMC3–EIRENEを用いて実施した。HSXの標準配位は、セパラトリックスの外側に8/7共鳴に対応する島構造を持つ。標準配位に加えて、セパラトリックスの外側に16/15共鳴に対応する小さな島を持つ配位と、4/4共鳴に対応する大きな島を持つ配位の2つを調べた。EMC3–EIRENEを用いて、入力パワーを密度に比例させながら、低リサイクリングから高リサイクリング領域への遷移点を決定するために、密度走査を行った。小さな島を持つ場合と標準の場合の挙動は著しく類似しているが、大きな島を持つ配位は、有意に低いプラズマ密度で高リサイクリングおよびデタッチ領域へ遷移する。垂直拡散係数を低減すると、周辺部の島を通る垂直輸送の役割を低減し、対向する平行流からの摩擦損失を低減することで、2点モデルの予測とより一致する挙動が生じる。炭素不純物を添加すると、大きな島を持つ配位では放射パワーが大きく増加するが、小さな島を持つ2つの配位では増加しない。