In this paper, we found that the formation of an upstream density shelf, accompanied by double peaks in the target particle flux, as a potential physical mechanism for edge-localized mode suppression in HL-2A’s closed, long-leg divertor configuration with favorable Bt. The density shelf is manifested as local flattening of the radial gradient of plasma density at the core-edge interface, potentially improving edge stability. SOLPS-ITER modeling results showed that the formation of density shelf results from the synergistic effects of divertor closure and drifts: (i) the improved divertor closure to sufficiently reduce and even reverse the parallel plasma flow along B from the upstream plasma due to strong particle recycling inside the closed divertor; (ii) the drifts to redistribute particle fluxes at the divertor target with generation of a double-peak profile, leading to the reversal of the poloidal flow near the separatrix. Such a density shelf is enhanced by increased heat power and decreased power decay length. Furthermore, during partial detachment, the density shelf could be sustained, attributed to the enhanced recycling ionization source facilitated by the long-leg closed divertor configuration.
本論文では、HL-2Aの閉じた長脚ダイバータ配位において、有利なBt条件下での周辺局在モード抑制の潜在的な物理メカニズムとして、ターゲット粒子束における二重ピークを伴う上流密度シェルフの形成を見出した。密度シェルフは、コア-エッジ界面におけるプラズマ密度の動径勾配の局所的な平坦化として現れ、エッジ安定性を改善する可能性がある。SOLPS-ITERモデリング結果は、密度シェルフの形成がダイバータの閉鎖性とドリフトの相乗効果に起因することを示した：(i) 向上したダイバータ閉鎖性が、閉じたダイバータ内部での強い粒子リサイクリングにより、上流プラズマからBに沿った平行プラズマ流を十分に低減し、さらには逆転させること；(ii) ドリフトがダイバータターゲットでの粒子束を再配分し、二重ピーク分布を生成することで、セパラトリックス近傍のポロイダル流の逆転をもたらすこと。このような密度シェルフは、熱出力の増加とパワー減衰長の減少によって強化される。さらに、部分デタッチメント中、密度シェルフは、長脚閉鎖ダイバータ配位によって促進された増強されたリサイクリング電離源に起因して、維持され得る。