Addressing power exhaust in tokamaks is presently recognized as one of the major remaining open issues for the development of fusion reactors. At the forefront of this endeavor is the effort to develop an advanced divertor by maximizing dissipation of plasma power and momentum inside the divertor. Here, we demonstrate, for the first time, that the electromagnetic (E × B) drifts exert a key influence on plasma and gas dynamics in a new advanced slot divertor in the DIII-D tokamak, named the small angle slot (SAS). SAS leverages the effect of drifts to achieve a highly dissipative divertor with electron temperature Te ≲ 10 eV over a wide range of plasma densities, for ion B × ∇B away from the divertor, as used for advanced tokamak operation on DIII-D. Modeling with the SOLPS-ITER code shows that for this drift direction, the E × B flow carries particles toward the outer common flux region (CFR) via the private flux region (PFR), reinforcing neutral recycling and enhancing divertor dissipation. In contrast, for the opposite field direction, the E × B flow carries particles away from the outer CFR into the PFR, offsetting the anticipated SAS geometric effects. This finding is an important step in the understanding of the behavior of advanced divertors for achieving a power exhaust solution for fusion reactors.
トカマクにおける排熱処理は、現在、核融合炉開発に残された主要な未解決課題の一つとして認識されている。この取り組みの最前線にあるのが、ダイバータ内部でのプラズマのパワーと運動量の散逸を最大化することによる先進ダイバータの開発である。ここでは、DIII-Dトカマクにおいて小角度スロット（SAS）と名付けられた新しい先進スロットダイバータにおいて、電磁（E × B）ドリフトがプラズマおよびガス動力学に重要な影響を及ぼすことを初めて実証する。SASは、DIII-Dでの先進トカマク運転に用いられる、ダイバータから離れる方向のイオンB × ∇Bに対して、広範囲のプラズマ密度にわたり電子温度Te ≲ 10 eVを達成する高散逸ダイバータを実現するために、ドリフトの効果を活用する。SOLPS-ITERコードによるモデリングは、このドリフト方向では、E × B流が粒子をプライベートフラックス領域（PFR）を経由して外側共通フラックス領域（CFR）へ運び、中性粒子リサイクリングを強化し、ダイバータの散逸を増強することを示している。対照的に、逆の磁場方向では、E × B流は粒子を外側CFRからPFRへ運び去り、想定されたSASの幾何学的効果を相殺する。この発見は、核融合炉の排熱解決策を達成するための先進ダイバータの挙動を理解する上で重要な一歩である。