The effect of divertor closure on neutral leakage, power dissipation and pedestal fueling is investigated using the SOLPS code for different densities including attached and detached divertor conditions for DIII-D open and closed divertors. In this work, a metric for divertor closure in terms of the percentage of neutrals escaping the divertor is presented. At the detachment onset the population of neutrals escaping the divertor is 12% for the closed divertor and 35% for the open divertor. This results in a lower contribution of the convective term to the total heat flux and increased power losses in the closed divertor. The comparison between the two geometries reveals that for the same upstream density, the upstream temperature is 23% higher in the closed divertor. The physical mechanisms for detachment at lower upstream density in the closed divertor are also identified with the reduction of the convective term directly resulting in 40% decrease and the increased power losses contributing with a factor of 2. The baffling also lowers the neutral flux refueling the pedestal resulting in further reduction of the core density for achieving detachment. The results presented here show that the divertor recycling is the primary fueling mechanism in DIII-D. It is shown that fueling occurring in the region between the X-point and the outer midplane is at least four times lower in the closed divertor due the baffling structure which enhances target neutral trapping and consequently reduced upstream leakage. Due to the openness of the inner leg to the common flux and HFS regions both open and closed divertor experience almost identical fueling at the HFS highlighting the need to also consider the inboard divertor for shape optimization.
ダイバータ閉鎖性が中性粒子漏れ、電力散逸、およびペデスタル燃料供給に及ぼす影響を、SOLPSコードを用いて、接触および非接触ダイバータ条件を含む異なる密度について、DIII-Dの開いたダイバータと閉じたダイバータに対して調査した。本研究では、ダイバータから逃げる中性粒子の割合で表されるダイバータ閉鎖性の指標を提示する。剥離開始時点では、ダイバータから逃げる中性粒子の割合は、閉鎖ダイバータで12%、開放ダイバータで35%である。この結果、閉鎖ダイバータでは全熱流束に対する対流項の寄与が小さくなり、電力損失が増加する。2つの幾何形状の比較から、同じ上流密度では、閉鎖ダイバータの上流温度は23%高いことが明らかになった。閉鎖ダイバータにおけるより低い上流密度での剥離の物理メカニズムも特定されており、対流項の減少が直接的に40%の減少をもたらし、増加した電力損失が2倍の寄与をする。バッフル構造はまた、ペデスタルに燃料供給する中性粒子束を低下させ、剥離を達成するためのコア密度をさらに低下させる。ここで提示された結果は、ダイバータリサイクリングがDIII-Dにおける主要な燃料供給機構であることを示している。X点と外側中平面の間の領域で発生する燃料供給は、バッフル構造によりターゲット中性粒子捕捉が強化され、その結果上流への漏れが低減されるため、閉鎖ダイバータでは少なくとも4倍低いことが示される。内側レッグが共通フラックス領域およびHFS領域に対して開いているため、開いたダイバータと閉じたダイバータの両方でHFSにおける燃料供給はほぼ同一となり、形状最適化には内側ダイバータも考慮する必要があることが強調される。