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High gas throughput SOLPS-ITER simulations extending the ITER database to strong detachment

J.D. Lore, X. Bonnin, J.-S. Park, R.A. Pitts, P.C. Stangeby2022年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

SOLPS-ITER simulations performed for QDT = 10, PSOL = 100 MW burning plasmas on ITER extend the existing database to high values of separatrix averaged neon impurity concentration (⟨cNe⟩ ≈ 6%) and divertor neutral pressure (⟨pdiv⟩ > 25 Pa) in order to determine the heat flux mitigation capability of these scenarios and whether strongly detached states are accessible. In the existing database of ITER simulations, the level of detachment was limited to cases where the integral ion flux to the outer target was greater than 80% of the value at rollover, with the impurity radiation localized near the target. With the possibility of narrow heat flux channels and increased deposited power due to tile shaping, it is important to explore operation at a higher degree of detachment. Two series of simulations were explored to extend the database of SOLPS simulations. By increasing the deuterium and neon puff rates proportionally, the peak divertor energy flux (q⊥,max) is decreased from 5 to 3 MW m−2 while ⟨pdiv⟩ increased from 11 to 27 Pa. By increasing only the neon puff, q⊥, max can be reduced to <1MW m−2 while ⟨pdiv⟩ is maintained at Pa. As the neon puff level is increased, the position of the impurity radiation peak is shifted towards the X-point. At the highest neon puff levels with steady-state solutions, the electron temperature is reduced below 1 eV across 50 cm of each divertor target. The new cases extend previously observed tight relationships in power and momentum loss factors to low electron temperature improving their utility for highly detached regimes.

日本語訳

SOLPS-ITERシミュレーションは、QDT = 10、PSOL = 100 MWの燃焼プラズマに対してITERで実施され、セパラトリックス平均ネオン不純物濃度(⟨cNe⟩ ≈ 6%)とダイバータ中性子圧力(⟨pdiv⟩ > 25 Pa)の高い値まで既存のデータベースを拡張し、これらのシナリオの熱流束緩和能力と、強くデタッチした状態が到達可能かどうかを決定する。ITERシミュレーションの既存データベースでは、デタッチメントのレベルは、外側ターゲットへの積分イオン束がロールオーバー時の値の80%を超える場合に限定され、不純物放射はターゲット近傍に局在していた。狭い熱流束チャネルとタイル形状による堆積電力の増加の可能性を考慮すると、より高いデタッチメント度での運転を検討することが重要である。SOLPSシミュレーションのデータベースを拡張するために、2系列のシミュレーションが検討された。重水素とネオンのパフ率を比例的に増加させることにより、ピークダイバータエネルギー束(q⊥,max)は5から3 MW m−2に減少し、⟨pdiv⟩は11から27 Paに増加した。ネオンパフのみを増加させることにより、q⊥,maxは1 MW m−2未満に低減でき、⟨pdiv⟩は Paに維持される。ネオンパフレベルが増加するにつれて、不純物放射ピークの位置はX点に向かって移動する。定常解が得られる最も高いネオンパフレベルでは、電子温度は各ダイバータターゲットの50 cmにわたって1 eV未満に低下する。新しいケースは、これまでに観察されたパワー損失係数と運動量損失係数の密接な関係を低電子温度まで拡張し、高デタッチメント領域でのそれらの有用性を向上させる。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERDivertor detachmentSOLPS-ITER
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