A predictive, self-consistent integrated model of the tokamak edge plasma and neutral system has been developed and validated against experimental data from DIII-D, spanning from the divertor target and scrape-off layer to the top of the pedestal. The model uses the SOLPS-ITER fluid boundary plasma and neutral code to constrain the EPED prediction of the pedestal height and width by taking the separatrix temperature and density calculated from SOLPS as inputs to EPED. An empirical proxy function based on data from a subset of these discharges is then used to infer the ratio of density at the pedestal top to that at the separatrix based on the electron temperature at the divertor target. This allows the density at the top of the pedestal to be provided to EPED as well, so that knowledge of this quantity is no longer required a priori, while SOLPS radial transport coefficients are needed instead. The gas puff rate provided to SOLPS is then a primary model input for this forward model coupling (along with radial transport coefficients, which are kept fixed through each scan in this study). Comparisons with measurements from DIII-D density scans through a range of target conditions find significant pedestal pressure degradation as the density is increased towards detachment in three different divertor configurations, consistent with the experimental data in these ballooning-limited pedestal regimes.
トカマク周辺部プラズマと中性粒子系の予測的かつ自己無撞着な統合モデルを開発し、DIII-Dからの実験データに対して検証した。その範囲は、ダイバータ標的およびスクレイプオフ層からペデスタル頂部までにわたる。このモデルは、SOLPS-ITER流体境界プラズマ・中性粒子コードを用い、SOLPSから計算されたセパラトリックス温度と密度をEPEDへの入力として取り込むことにより、ペデスタル高さと幅のEPED予測を拘束する。次に、これらの放電の一部のデータに基づく経験的代理関数を用いて、ダイバータ標的における電子温度に基づき、ペデスタル頂部の密度とセパラトリックス密度の比を推定する。これにより、ペデスタル頂部の密度もEPEDに与えることができ、この量の事前知識はもはや必要なくなる。その代わりに、SOLPSの動径輸送係数が必要となる。SOLPSに与えるガス噴出率は、この前方モデル結合における主要なモデル入力となる（本研究の各スキャンを通じて固定される動径輸送係数とともに）。さまざまな標的条件にわたるDIII-D密度スキャンの測定値との比較では、3つの異なるダイバータ配位において、密度がデタッチメントに向けて増加するにつれてペデスタル圧力が有意に低下することが見いだされ、これはこれらのバルーニング制限ペデスタル領域における実験データと一致する。