In this work, we provide the first 2D spatially resolved description of radiative detachment in MAST-U Super-X L-mode divertor plasmas. The Super-X magnetic configuration was designed to achieve reduced heat- and particle loads at the divertor target compared to conventional exhaust solutions. We use filtered camera imaging to reconstruct 2D emissivity profiles in the poloidal plane for multiple atomic and molecular emission lines and bands. A set of deuterium fuelling scans is discussed that, together, span attached to deeply detached divertor states observed in MAST-U. Emissivity profiles facilitate separate analysis of locked-mode induced split branches of the scrape-off layer. Molecular deuterium Fulcher band emission front tracking reveals that the deuterium electron-impact ionisation front, for which it serves a proxy, detaches at different upstream electron densities in the split branches. Upon detachment of this ionisation front, Balmer emission attributed to molecular activated recombination appears near-target. We report a simultaneous radial broadening of the emission leg, consistent with previous SOLPS-ITER modelling. With increased fuelling this emission region detaches, implying electron temperatures below eV. In this phase, 2D Balmer line ratio reconstruction indicates an onset of volumetric direct electron-ion recombination near-target. At the highest fuelling rates this emission region moves off-target, suggesting a drop in near-wall electron density accompanying the low temperatures.
本論文では、MAST-UのSuper-X Lモードダイバータプラズマにおける放射デタッチメントの初の2次元空間分解記述を提供する。Super-X磁場配位は、従来の排気方式と比較してダイバータ標的での熱・粒子負荷を低減するよう設計された。我々は、フィルター付きカメライメージングを用いて、ポロイダル面内の複数の原子・分子発光線およびバンドについて2次元放射率分布を再構成する。MAST-Uで観測された、付着した状態から深くデタッチしたダイバータ状態までをまとめて網羅する一連の重水素燃料供給スキャンについて論じる。放射率分布により、スクレイプオフ層のロックモード誘起による分岐枝の分離解析が可能になる。分子状重水素フルチャーバンド発光フロント追跡により、そのプロキシとして機能する重水素電子衝突電離フロントが、分岐した枝内の異なる上流電子密度でデタッチすることが明らかになる。この電離フロントのデタッチに伴い、分子活性化再結合に帰属されるバルマー発光がターゲット近傍に現れる。同時に、発光脚の径方向の広がりが観測され、これは以前のSOLPS-ITERモデリングと一致する。燃料供給の増加に伴い、この発光領域はデタッチし、電子温度がeV未満であることを示唆する。この段階では、2次元バルマー線比再構成により、ターゲット近傍での体積的直接電子-イオン再結合の開始が示される。最高の燃料供給率では、この発光領域がターゲットから離れる方向へ移動し、低い温度に伴う壁近傍の電子密度の低下を示唆する。