This research numerically investigates the plasma behavior during neutral gases puffing into the west end-cell of the linear plasma confinement device GAMMA 10/PDX. A multi-fluid code named 'LINDA' is developed and applied at the west end-cell of the device to explore the processes of plasma detachment and energy loss mechanism during plasma-neutral interactions. The ion heat flux limiter is newly introduced in the LINDA code. In the paper, we investigate the influence of the ion heat flux limiter in our divertor plasma models to understand how the ion heat flux limiter affects the computed plasma parameters. The upstream plasma parameters are The effect of ion heat flux limiting reduces the ion temperature and heat flux in the direction of the target plate. The ion temperature profile is shown to be similar when the heat flux limiting factor (αi) is varied from 0.2 to 2.0. The effect of Hydrogen (H) and Argon (Ar) gas puffing has been investigated under the condition of ion heat flux limiting factors αi = 1.0. The ion temperature is shown to be similar between Ar and without Ar puffing. On the other hand, Te reduces remarkably for Ar puffing by enhancing the radiation cooling of Ar. The ion and electron loss are greatly enhanced for combined puffing of Ar and H. The ionization loss is found to be slightly higher and the charge-exchange loss is found to be slightly lower during the ion heat flux limiting case. These outcomes may contribute to understanding the plasma detachment processes in fusion devices.
本研究は、線形プラズマ閉じ込め装置GAMMA 10/PDXの西端セルへの中性ガス入射時におけるプラズマ挙動を数値的に調査するものである。LINDAと名付けられた多流体コードを開発し、当該装置の西端セルに適用して、プラズマ-中性粒子相互作用中のデタッチメント過程とエネルギー損失機構を探求する。LINDAコードにはイオン熱流束リミッタが新たに導入されている。本論文では、ダイバータプラズマモデルにおけるイオン熱流束リミッタの影響を調査し、イオン熱流束リミッタが計算されたプラズマパラメータに及ぼす影響を理解することを目的とする。上流プラズマパラメータは以下の通りである。熱流束リミッタ係数（αi）を0.2から2.0の範囲で変化させた場合、イオン熱流束制限の効果により、ターゲット板方向のイオン温度と熱流束が低減される。イオン温度分布は、熱流束リミッタ係数（αi）を0.2から2.0の範囲で変化させた場合に類似していることが示された。熱流束リミッタ係数αi = 1.0の条件下で、水素（H）およびアルゴン（Ar）ガス入射の効果を調査した。Ar入射の有無にかかわらず、イオン温度は類似していることが示された。一方、Ar入射時には、Arの放射冷却の増強により電子温度Teが顕著に低下する。ArとHの同時入射時には、イオンおよび電子の損失が大幅に増強される。イオン熱流束制限の場合、電離損失がわずかに高く、電荷交換損失がわずかに低いことが見出された。これらの成果は、核融合装置におけるプラズマデタッチメント過程の理解に貢献するものである。