The role of neutral and charged hydrogenic molecules in detached regimes of tokamak plasmas is investigated using a simplified 1D numerical model. Using MAST Upgrade like conditions, simulations are implemented to study the rollover of target flux in upstream density scan. It is found that if and are considered in simulations a lower target temperature and a larger upstream density will be required to trigger divertor detachment under the same input power and particle flux, and the critical detachment threshold (the critical ratio of upstream static pressure to the power entering the recycling region) is found to be at rollover. Molecule–plasma interactions are found to be as crucial as atom–plasma interactions during divertor detachment, both of which account for the majority of plasma momentum loss in the cases studied here. Further analysis of the momentum loss decomposition shows molecule-plasma elastic collisions dominate molecule-plasma interactions, while molecular charge exchange cannot effectively reduce plasma momentum. In terms of emission, a strong rise of signal is found to be due to molecular excitation channels when the upstream density further increases after rollover.
中性水素分子および荷電水素分子がトカマクプラズマのダイバータ非接触状態において果たす役割を、簡略化された1次元数値モデルを用いて調査した。MAST Upgradeに類似した条件を用いて、上流密度スキャンにおけるロールオーバーを研究するためのシミュレーションを実施した。シミュレーションにおいて および を考慮すると、同一の入力パワーおよび粒子フラックスの下でダイバータ非接触状態を誘発するためには、より低いターゲット温度とより高い上流密度が必要となることが分かった。また、臨界非接触閾値（リサイクリング領域に入射する上流静圧とパワーの比）は、ロールオーバー時において であることが見出された。分子-プラズマ相互作用は、ダイバータ非接触状態において原子-プラズマ相互作用と同様に重要であり、両者を合わせて、ここで研究したケースにおけるプラズマ運動量損失の大部分を占めることが明らかになった。運動量損失の分解に関するさらなる解析により、分子-プラズマ弾性衝突が分子-プラズマ相互作用の中で支配的である一方、分子電荷交換はプラズマ運動量を効果的に減少させないことが示された。発光に関しては、ロールオーバー後の上流密度のさらなる増加に伴い、分子励起過程に起因する シグナルの強い上昇が見られることが分かった。