To investigate effective methods for mitigating divertor heat loads on the J-TEXT tokamak, compact magnetic geometries with the X-point in close proximity to the target were realized by adjusting the divertor coil current. Subsequently, the compact radiative divertor (CRD) configuration was established through CH4 injection from the private flux region. Specifically, the primary X-point divertor (PXD) is identified as an extreme case of the CRD, where the distance between the X-point and the divertor target is extremely close to zero. Experimental results indicate that the compact configurations achieve a lower detachment density threshold and reduced target heat flux compared to the conventional single-null configuration. Notably, the extreme PXD regime demonstrates the most favorable performance. During detachment, the CIII radiation peak migrates inward across the last closed flux surface from the X-point and shifts poloidally upward from the X-point. SOLPS-ITER simulations of the CRD configuration reproduced the lower detachment threshold and the experimentally observed C III radiation evolution. These findings demonstrate that the compact magnetic geometries may provide a viable approach for lowering the target heat load and facilitating detachment at lower density thresholds in tokamaks. Furthermore, both experimental measurements and numerical simulations show that the detachment density threshold increases with higher electron cyclotron resonance heating power, indicating that high-power auxiliary heating in future reactors may raise the operational density requirement for detachment.
J-TEXTトカマクにおけるダイバータ熱負荷を低減するための有効な方法を調査するために、X点がターゲットに極めて近接したコンパクト磁気幾何形状を、ダイバータコイル電流を調整することによって実現した。その後、プライベートフラックス領域からのCH4注入により、コンパクト放射ダイバータ(CRD)配位を確立した。具体的には、主X点ダイバータ(PXD)はCRDの極端な場合として特定され、X点とダイバータターゲット間の距離が極めてゼロに近い。実験結果は、コンパクト配位が従来のシングルヌル配位と比較して、低いデタッチメント密度閾値と低減されたターゲット熱流束を達成することを示している。注目すべきことに、極端なPXD領域が最も良好な性能を示す。デタッチメント中、CIII放射ピークはX点から最後の閉磁気面を横切って内側に移動し、X点からポロイダル方向上向きにシフトする。CRD配位のSOLPS-ITERシミュレーションは、より低いデタッチメント閾値と実験的に観察されたC III放射の時間的変化を再現した。これらの発見は、コンパクト磁気幾何形状が、トカマクにおけるターゲット熱負荷の低減とより低い密度閾値でのデタッチメント促進のための実行可能なアプローチを提供し得ることを実証している。さらに、実験測定と数値シミュレーションの両方が、デタッチメント密度閾値が電子サイクロトロン共鳴加熱パワーの増加とともに上昇することを示しており、将来の炉における高出力補助加熱がデタッチメントのための運転密度要件を引き上げる可能性があることを示している。