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The role of kinetic effects on the tungsten impurity transport in the boundary plasma of EAST

Hui Wang, Guoliang Xu, Rui Ding, Hang Si, Guozhang Jia, Jin Guo, Jinheng Zhao, Hai Xie, I.Y. Senichenkov, E.G. Kaveeva2026年6月Nuclear FusionIF 3出版社

A kinetic impurity transport model has been implemented in the Monte-Carlo code DIVIMP to investigate W transport in the boundary plasma of EAST under varied divertor conditions. Background plasmas representing high-recycling and detached divertor conditions with D₂ and Ne injection in low-confinement mode (L-mode) and high-confinement mode (H-mode) plasmas are provided by the SOLPS simulations, and W transport is then simulated with the DIVIMP code. The inclusion of kinetic effects is found to significantly reduce the W thermal force compared to the conventional fluid model, not only in low collisionality (ν* < 20) conditions, but also in low ion temperature (Ti) and high effective charge (Zeff) conditions. As the divertor condition varies from the high-recycling to the detached regime with Ne injection, kinetic effects on divertor W retention are enhanced by the decrease of ion temperature and the increase of effective charge. In high-density H-mode plasmas, the kinetic correction on the W thermal force is weaker than in low-density L-mode plasmas. However, the strong friction force in the high-density H-mode cases makes the influence of kinetic effects on W retention more significant, resulting in a reduction of core W density by more than two orders of magnitude. In addition, comparisons with the original Garching flux-limit correction in DIVIMP show that the flux-limit overestimates W thermal force and core W density, especially under impurity seeding conditions. Therefore, explicit kinetic modeling of the thermal force is required for accurate description of W transport in the boundary plasma of tokamaks.

日本語訳

運動論的不純物輸送モデルがモンテカルロコードDIVIMPに実装され、様々なダイバータ条件下でのEAST境界プラズマにおけるW輸送を調査した。D₂およびNe注入を伴う低閉じ込めモード(Lモード)および高閉じ込めモード(Hモード)プラズマにおける高リサイクリングおよびダイバータ剥離条件を表す背景プラズマはSOLPSシミュレーションによって提供され、その後W輸送はDIVIMPコードを用いてシミュレーションされる。運動論的効果を含めることにより、従来の流体モデルと比較してW熱力が有意に低減されることが見出された。これは低衝突度(ν* < 20)条件だけでなく、低イオン温度(Ti)および高実効電荷(Zeff)条件でも同様である。ダイバータ条件がNe注入により高リサイクリングから剥離領域へ変化するにつれて、ダイバータW保持に対する運動論的効果は、イオン温度の低下と実効電荷の増加によって増強される。高密度Hモードプラズマでは、W熱力に対する運動論的補正は低密度Lモードプラズマよりも弱い。しかしながら、高密度Hモードの場合の強い摩擦力により、W保持に対する運動論的効果の影響はより顕著になり、その結果コアW密度は2桁以上減少する。さらに、DIVIMPにおける元のGarching流束制限補正との比較は、流束制限がW熱力とコアW密度を過大評価することを示しており、特に不純物シーディング条件下で顕著である。したがって、トカマクの境界プラズマにおけるW輸送を正確に記述するためには、熱力の明示的な運動論的モデリングが必要である。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

TungstenImpurityEASTImpurity transport

AIによる論文要約

EAST境界プラズマにおけるタングステン不純物輸送への運動効果の役割
JA核融合プラズマの不純物輸送やダイバータ物理に関心のある研究者に適しています。特に、トカマク境界プラズマのモデリングやタングステン不純物の挙動を理解したい方におすすめです。#核融合 #プラズマ物理 #不純物輸送 #タングステン #EAST
LLM向け: {"Title": "The role of kinetic effects on the tungsten impurity transport in the…

この研究では、EASTトカマクの境界プラズマにおけるタングステン(W)不純物輸送に対する運動効果の影響を調べました。モンテカルロコードDIVIMPを用いて運動論的不純物輸送モデルを実装し、高リサイクル状態やディタッチ状態など様々なダイバータ条件下でW輸送をシミュレーションしました。その結果、運動効果によりWの熱力が従来の流体モデルに比べて大幅に減少することが分かりました。特に、低衝突度、低イオン温度、高実効電荷の条件下でその効果が顕著でした。高密度Hモードでは運動補正は弱いものの、強い摩擦力によりコアW密度が2桁以上減少しました。また、従来のフラックスリミット補正はW密度を過大評価するため、正確な記述には運動論的モデリングが必要です。

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