Upper single-null H-mode detachment experiments on EAST were carried out with an ITER-like tungsten divertor, and it was found that the detachment threshold of the upper outer divertor was significantly lower under an unfavorable toroidal magnetic field (Bt) than a favorable Bt. In this work, SOLPS-ITER simulations are carried out to study the effects of Bt direction on the detachment threshold to explain the experimental observations. The simulation results are compared with the experiments, showing reasonable agreement with the diagnostics, and the simulation setups and parameters are thus determined. Based on the simulation data, two-point model formatting is applied to the flux tube where detachment occurs. A quantitative comparison highlights the critical roles of the upstream parallel heat flux and the downstream momentum and energy loss factors on the ion saturation current density at the target ( jsat,t). Further analysis of the simulation results indicates that due to the influence of E×B drift on the convective heat flux, combined with the presence of heat transport associated with parallel current, the upstream heat flux is reduced under unfavorable Bt, while in the downstream region the divergence of the E×B drift flux acts as a particle source under unfavorable Bt and as a sink under favorable Bt, leading to increased momentum and energy losses under unfavorable Bt. These factors collectively cause a lower detachment threshold under unfavorable Bt.
上部シングルヌルHモードのディタッチメント実験が、ITER類似タングステンダイバータを備えたEASTにおいて実施され、上部外側ダイバータのディタッチメント閾値が、好ましいBtの場合よりも好ましくないトロイダル磁場(Bt)の下で有意に低いことが見いだされた。本研究では、この実験的観測を説明するため、Bt方向がディタッチメント閾値に及ぼす影響を調べるSOLPS-ITERシミュレーションを実施した。シミュレーション結果は実験と比較され、診断と合理的に一致することが示され、これによりシミュレーション設定とパラメータが決定された。シミュレーションデータに基づき、ディタッチメントが生じる磁力線管に二点モデルによる定式化を適用した。定量的比較により、上流部の平行熱流束と、下流部の運動量損失係数およびエネルギー損失係数が、ターゲットにおけるイオン飽和電流密度(jsat,t)に対して決定的な役割を果たすことが強調される。シミュレーション結果のさらなる解析は、E×Bドリフトが対流熱流束に及ぼす影響と、平行電流に関連する熱輸送の存在が相まって、好ましくないBtの下では上流熱流束が低減されることを示している。一方、下流領域では、E×Bドリフト束の発散が、好ましくないBtの下では粒子源として、好ましいBtの下では粒子シンクとして作用し、その結果、好ましくないBtの下で運動量損失とエネルギー損失が増大する。これらの要因が相まって、好ましくないBtの下でのディタッチメント閾値の低下を引き起こす。