Recent simulations of JET and ASDEX Upgrade plasmas with EDGE2D and SOLPS, respectively, showed that upstream radial electric field in the scrape-off layer (SOL) is substantially below values expected from simple estimates, based on the effects of the potential Debye sheath drop at the target and thermoelectric force (Chankin et al2007 Nucl. Fusion47 479). In this paper, dedicated EDGE2D-Nimbus modelling of JET plasmas aimed at identification of key mechanisms responsible for the formation of the radial electric field (Er) in the main SOL of high recycling divertor plasmas is described. Code runs with different upstream density and input power levels were carried out. The results of the modelling identify the main reason why the predicted Er values in the SOL are always too low compared with the simple estimates, which is the contribution from the −∇||pe/nee term in the equation for parallel electric field (pe and ne—electron pressure and density). At the same time, it still remains unclear why experimental measurements in tokamak SOLs reveal fairly large Er values that are in reasonable agreement with the simple estimates. This discrepancy might be attributed to missing elements in the present 2D edge fluid codes, such as the role of plasma fluctuations or non-local kinetic effects of parallel plasma transport from the SOL to the divertor.
JETおよびASDEX UpgradeプラズマのEDGE2DおよびSOLPSによる最近のシミュレーションでは、スクレイプオフ層(SOL)における上流側の径方向電場が、デバイシースの電位降下と熱電動力(Chankinら、2007年、Nucl. Fusion 47、479)の効果に基づく単純な推定値よりも大幅に低いことが示された。本論文では、高リサイクリングダイバータプラズマの主SOLにおける径方向電場(Er)の形成に関与する主要なメカニズムの特定を目的とした、JETプラズマの専用EDGE2D-Nimbusシミュレーションについて述べる。異なる上流密度および入力電力レベルでのコード実行が行われた。シミュレーション結果は、SOLにおける予測Er値が単純な推定値よりも常に低い主な理由が、平行電場の方程式における−∇||pe/ne項(peおよびneは電子圧力および電子密度)の寄与であることを特定した。同時に、トカマクSOLの実験測定において、単純な推定値と合理的に一致するかなり大きなEr値が明らかになる理由は依然として不明である。この不一致は、現在の2次元エッジ流体コードにおける欠落要素、例えばプラズマ揺動の役割や、SOLからダイバータへの平行プラズマ輸送の非局所的運動論的効果に起因する可能性がある。