First of a kind SOLPS-ITER simulations on tokamak á configuration variable (TCV) that include nitrogen have been performed to model recent nitrogen seeded detachment experiments. Based on spectroscopic measurements, a nitrogen recycling coefficient 0.3–0.5 on the graphite walls of TCV is estimated. The experimentally observed decrease of core nitrogen density with increasing plasma density is reproduced and linked to a reduction of the ionisation mean free path in the scrape-off layer. Although the influence of sputtered carbon impurities from TCV's graphite wall cannot be fully eliminated, seeding nitrogen increases control over the total impurity density. This facilitates disentangling the effect of impurities from that of high upstream density on the main characteristics of detachment, namely target power and ion current reductions and the development of a parallel pressure drop. Increasing the density and the seeding rate reduce the power on the divertor targets in a different way: with density, the ion current increases and the target temperature strongly decreases, whereas seeding impurities decreases the ion current and affects less strongly the temperature. The reduction in ion current when seeding nitrogen is due to a lower ionisation source, which is not related to power limitation nor an increased momentum loss, but to a decrease of the ionisation reaction rate. Impurity seeding leads to less volumetric momentum losses (and hence pressure drop) than density ramps, for the same level of energy flux reduction. Additionally, main chamber sputtering of carbon is identified as a possible explanation for the missing target ion current roll-over during density ramps in the simulations.
TCVトカマクにおける最近の窒素シード付きデタッチメント実験をモデル化するために、窒素を含むSOLPS-ITERシミュレーションを初めて実施した。分光測定に基づき、TCVのグラファイト壁における窒素のリサイクリング係数は0.3〜0.5と推定される。プラズマ密度の増加に伴うコア窒素密度の減少が実験的に観測されており、これはスクレイプオフ層における電離平均自由行程の減少に関連付けられ、シミュレーションでも再現された。TCVのグラファイト壁からスパッタリングされた炭素不純物の影響は完全には排除できないものの、窒素シードは全不純物密度の制御性を向上させる。これにより、デタッチメントの主要特性、すなわちターゲットへの電力およびイオン電流の低減、ならびに平行方向圧力降下の形成に対する、不純物の効果と上流密度の効果を分離することが容易になる。密度を増加させる場合とシード率を増加させる場合とでは、ダイバータターゲットへの電力低減の様式が異なる。すなわち、密度増加ではイオン電流が増加しターゲット温度が強く低下するのに対し、不純物シードではイオン電流が減少し温度への影響はより弱い。窒素シード時のイオン電流低減は、電離源の低下によるものであり、電力制限や運動量損失の増加によるものではなく、電離反応率の低下に起因する。不純物シードは、同じエネルギー束低減レベルにおいて、密度ランプよりも体積運動量損失（したがって圧力降下）が小さくなる。さらに、シミュレーションにおける密度ランプ中のターゲットイオン電流ロールオーバーの欠如は、メインチャンバー壁からの炭素スパッタリングによって説明される可能性があることが特定された。