The EDGE2D-EIRENE code is applied for simulation of divertor detachment during matched density ramp experiments in high triangularity, L-mode plasmas in both JET-Carbon (JET-C) and JET-ITER-Like Wall (JET-ILW). The code runs without drifts and includes either C or Be as impurity, but not W, assuming that the W targets have been coated with Be via main chamber migration. The simulations reproduce reasonably well the observed particle flux detachment as density is raised in both JET-C and JET-ILW experiments and can better match the experimental in-out divertor target power asymmetry if the heat flux entering the outer divertor is artificially set at around 2–3 times that entering the inner divertor. A careful comparison between different sets of atomic physics processes used in EIRENE shows that the detachment modelled by EDGE2D-EIRENE relies only on an increase of the particle sinks and not on a decrease of the ionization source. For the rollover and the beginning of the partially detached phase, the particle losses by perpendicular transport and the molecular activated recombination processes are mainly involved. For a deeper detachment with significant target ion flux reduction, volume recombination appears to be the main contributor. The elastic molecule-ion collisions are also important to provide good neutral confinement in the divertor and thus stabilize the simulations at low electron temperature (Te), when the sink terms are strong. Comparison between EDGE2D-EIRENE and SOLPS4.3 simulations of the density ramp in C shows similar detachment trends, but the importance of the elastic ion-molecule collisions is reduced in SOLPS4.3. Both codes suggest that any process capable of increasing the neutral confinement in the divertor should help to improve the modelling of the detachment. A further outcome of this work has been to demonstrate that key JET divertor diagnostic signals—Langmuir probe Te and bolometric tomographic reconstructions—are running beyond the limit of validity in high recycling and detached conditions and cannot be reliably used for code validation. The simulations do, however, reproduce the trend of the evolution of the line integrated bolometer chord measurements. The comparison between the code results and high-n Balmer line radiation intensity profiles confirms that a strong volume recombination is present during the experimental detachment and may play a role in this process, as suggested by the code.
EDGE2D-EIRENEコードは、JET-Carbon (JET-C) および JET-ITER-Like Wall (JET-ILW) の両方における高三角形度・Lモードプラズマでの整合された密度ランプ実験中のダイバータデタッチメントのシミュレーションに適用される。このコードはドリフトなしで実行され、不純物としてCまたはBeを含むが、Wは含まない。これは、Wターゲットが主室移行によってBeでコーティングされていると仮定している。シミュレーションは、JET-CおよびJET-ILW実験の両方において密度を上昇させたときに観測された粒子束デタッチメントを合理的に再現し、外側ダイバータに入る熱流束を内側ダイバータに入る熱流束の約2～3倍に人為的に設定すると、実験の内外ダイバータターゲット電力非対称性をより良く一致させることができる。EIRENEで使用される異なる原子物理プロセスのセット間の注意深い比較は、EDGE2D-EIRENEによってモデル化されたデタッチメントが、電離源の減少ではなく、粒子シンクの増加のみに依存していることを示している。ロールオーバーおよび部分的デタッチメント相の開始については、垂直輸送による粒子損失と分子活性化再結合プロセスが主に関与している。ターゲットイオン束の大幅な減少を伴うより深いデタッチメントについては、体積再結合が主な要因であると思われる。弾性分子-イオン衝突も、ダイバータ内の良好な中性粒子閉じ込めを提供し、シンク項が強い低電子温度(Te)でのシミュレーションを安定化させるために重要である。Cにおける密度ランプのEDGE2D-EIRENEとSOLPS4.3のシミュレーションの比較は、同様のデタッチメント傾向を示すが、弾性イオン-分子衝突の重要性はSOLPS4.3では減少している。両コードは、ダイバータ内の中性粒子閉じ込めを増加させることができる任意のプロセスが、デタッチメントのモデリングを改善するのに役立つはずであることを示唆している。この研究のさらなる成果は、主要なJETダイバータ診断信号—ラングミュアプローブTeおよびボロメトリック断層再構成—が、高リサイクリングおよびデタッチメント条件下で有効性の限界を超えて動作しており、コード検証に確実に使用できないことを実証したことである。しかしながら、シミュレーションは、線積分ボロメータ弦測定の進展の傾向を再現している。コード結果と高nバルマー線放射強度プロファイルとの比較は、実験的デタッチメント中に強い体積再結合が存在し、コードが示唆するように、このプロセスにおいて役割を果たす可能性があることを確認している。