SONIC divertor code facilitates simultaneous calculations of seeding impurity (Ar) and fusion product (He) transport. D2 and Ar gases were injected at the outer midplane and upper location of the outer divertor, respectively. He exhausts in the detached divertor have been investigated for a reference series of JA DEMO with an increasing deuterium gas puff rate (50–200 Pa m3s−1) where Psep ∼ 250 MW and the radiation fraction is 0.8. The outer divertor heat load (qtotdiv) peaked in the attached region on the partially detached target, and the peak-qtotdiv was reduced to lower than 10 MW m−2 by increasing the D2 puff rate while maintaining a relatively low nesep (2 × 1019 – 2.5 × 1019m−3). Neutral and gas pressures in the divertor (PD0div, PD2div) were evaluated at exhaust slots of the dome and in the sub-divertor. The total pressure (PDtotdiv) in the D-puff scan was increased from 1.4 to 3 Pa at the outer exhaust slots, and the outer peak-qtotdiv was proportional to (PDtotdiv)−0.7. Plasma flow reversals with M// = 0.2 – 0.3 were generated near the detach–attach boundary above the outer divertor target. The influence of the flow reversal on the plasma and impurity transport was determined. Convective heat flux was reversed, which significantly affected the ion heat flux profile in the upstream SOL. The flow reversal reduced the impurity shielding and radiation loss in the outer divertor. Inner-enhanced in–out asymmetry of Ar concentration (cAr) was large near the separatrix in SOL, suggesting that Ar ions were transported from the inner SOL to the confined plasma. In the confined plasma (edge), both cAredge and cHeedge were reduced and poloidally uniform, where cAredge was reduced to the marginal level and cHeedge was below the design reference by system code assumption (cArmain: 0.6%, cHemain: 7%). Consequently, these SONIC results are generally consistent with the JA DEMO higher-𝜅 design, and larger D-puff (and smaller ГAr,puff) operation is preferable for the large power exhaust in the divertor and the impurity control in the edge plasma.
SONICダイバータコードは、シーディング不純物（Ar）および核融合生成物（He）輸送の同時計算を可能にする。D2ガスとArガスは、それぞれ外側赤道面と外側ダイバータの上部位置から注入された。非接触ダイバータにおけるHe排気は、重水素ガスパフ率を増加させた（50–200 Pa m3s−1）JA DEMOの基準系列について調査された。ここでPsep ∼ 250 MW、放射割合は0.8である。外側ダイバータ熱負荷（qtotdiv）は、部分的非接触ターゲット上の接触領域でピークに達し、D2パフ率を増加させることで、比較的低いnesep（2 × 1019 – 2.5 × 1019m−3）を維持しながら、ピークqtotdivは10 MW m−2未満に低減された。ダイバータ内の中性粒子圧力およびガス圧力（PD0div, PD2div）は、ドームの排気スロットおよびサブダイバータ内で評価された。Dパフ走査における全圧力（PDtotdiv）は、外側排気スロットで1.4から3 Paへ増加し、外側ピークqtotdivは(PDtotdiv)−0.7に比例した。M// = 0.2 – 0.3のプラズマ流の逆転が、外側ダイバータターゲット上方の非接触・接触境界近傍で生成された。流れの逆転がプラズマおよび不純物輸送に及ぼす影響が明らかにされた。対流熱流束は逆転し、上流SOLにおけるイオン熱流束分布に大きく影響した。流れの逆転は、外側ダイバータにおける不純物遮蔽と放射損失を低減した。Ar濃度（cAr）の内側で強化された内外非対称性はSOLのセパラトリクス近傍で大きく、Arイオンが内側SOLから閉じ込めプラズマへ輸送されたことを示唆している。閉じ込めプラズマ（エッジ）では、cAredgeとcHeedgeの両方が低減され、ポロイダル方向に一様であった。ここでcAredgeは限界レベルまで低減され、cHeedgeはシステムコードの仮定による設計基準値を下回った（cArmain: 0.6%、cHemain: 7%）。結果として、これらのSONIC結果はJA DEMOの高𝜅設計と概ね一致しており、ダイバータにおける大きな電力排気とエッジプラズマにおける不純物制御には、より大きなDパフ（およびより小さなГAr,puff）運転が望ましい。