In the present paper the ASDEX Upgrade (AUG) experimental trend of reaching the radiating X-point with nitrogen seeding is reproduced by SOLPS-ITER code modeling. In these experiments the whole divertor region below the X-point is cooled down by the impurity radiation if the seeding rate is large enough, and the maximal radiation is registered from the X-point region, or even from the confinement zone above the X-point. It is demonstrated that for constant seeding rate SOLPS-ITER simulations of the intensively seeded AUG discharges result in that the confined plasma goes into the radiation collapse as a certain threshold in seeding rate is exceeded. This threshold value increases with increasing discharge power. No stable regimes with the electron temperature below 5 eV in the confinement zone even above the X-point are achieved in the modeling if the seeding rate is large enough, in contrast to the experiment. However, such a regime may be achieved if the fueling, seeding and pumping rates are changing in time. Since the SOLPS-ITER code can simulate only steady state, another modeling strategy is chosen. The fueling and seeding rates are artificially reduced by 3 orders of magnitude and the impurity content is set to satisfy the condition that the ratio of electrons contribution originating from fuel atoms to ones coming from impurity atoms is about unity. It is suggested that the radial width of the cooled region in the confinement zone is of the order of the scrape-off layer width λq, since it is driven by the same physics leading the energy flux to go from mostly radial to mostly parallel. Under these conditions, the radiative spot above the X-point behaves as the energy sink similarly to the energy sink near the divertor in the conventional regime. In extreme regimes (with large seeding rate), the width of the cold region inside the separatrix may exceed λq, and up to 90% of discharge power can be radiated from the confined region. An estimate of the poloidal length of the radiative spot is suggested as well. Flow patterns of neutrals, deuterium ions, impurities, electric current and heat flows are analyzed for the regimes with intensive X-point radiation. The formation of an electric potential peak above the X-point is observed in the simulations, and the corresponding E × B drift flux appears to give the largest contribution to the main ion and impurity fluxes. This E × B drift flux together with the large ionization source change the parallel velocity with respect to its neoclassical profile. Consequently, the radial E field deviates from the neoclassical one, which might improve the turbulence suppression.
本論文では、ASDEX Upgrade（AUG）実験において窒素シーディングにより放射X点に達する傾向を、SOLPS-ITERコードモデリングにより再現する。これらの実験では、シーディング率が十分に高い場合、X点下方のダイバータ領域全体が不純物放射によって冷却され、最大放射はX点領域、あるいはX点上方の閉じ込め領域から記録される。一定のシーディング率に対して、強くシーディングされたAUG放電のSOLPS-ITERシミュレーションは、シーディング率がある閾値を超えると閉じ込めプラズマが放射崩壊に至ることを示す。この閾値は放電電力の増加とともに上昇する。モデリングでは、シーディング率が十分に高い場合、X点上方の閉じ込め領域においても電子温度が5 eV未満の安定な状態は達成されず、これは実験とは対照的である。しかしながら、そのような状態は、燃料供給率、シーディング率、排気率を時間的に変化させることで達成され得る。SOLPS-ITERコードは定常状態のみをシミュレートできるため、別のモデリング戦略が選択される。燃料供給率とシーディング率は人為的に3桁低減され、不純物含有量は、燃料原子由来の電子と不純物原子由来の電子の比がほぼ1になる条件を満たすように設定される。閉じ込め領域における冷却領域の径方向幅は、スクレープオフ層幅λqのオーダーであることが示唆される。これは、エネルギー束が主に平行方向から主に径方向へと遷移するのと同じ物理によって駆動されるためである。これらの条件下では、X点上方の放射スポットは、従来型ダイバータ近傍のエネルギーシンクと同様にエネルギーシンクとして機能する。極端な場合（高いシーディング率）には、セパラトリックス内側の低温領域の幅はλqを超える可能性があり、放電電力の最大90%が閉じ込め領域から放射され得る。また、放射スポットのポロイダル長さの推定値も提案される。強いX点放射を伴う領域における、中性粒子、重水素イオン、不純物、電流、熱流のフローパターンが解析される。シミュレーションではX点上方での電位ピークの形成が観測され、対応するE×Bドリフト流が主イオンおよび不純物フラックスに最大の寄与を与えることが示される。このE×Bドリフト流は、大きな電離源とともに、平行方向速度を新古典的プロファイルに対して変化させる。その結果、径方向電場は新古典的電場からずれ、乱流抑制の向上につながる可能性がある。