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Full-radius integrated modelling of ASDEX Upgrade L-modes including impurity transport and radiation

D. Fajardo, C. Angioni, R. Dux, E. Fable, U. Plank, O. Samoylov, G. Tardini, the ASDEX Upgrade Team2024年4月Nuclear FusionIF 3出版社

An integrated framework that demonstrates multi-species, multi-channel modelling capabilities for the prediction of impurity density profiles and their feedback on the main plasma through radiative cooling and fuel dilution is presented. It combines all presently known theoretical elements in the local description of quasilinear turbulent and neoclassical impurity transport, using the models TGLF-SAT2 and FACIT. These are coupled to the STRAHL code for impurity sources and radiation inside the ASTRA transport solver. The workflow is shown to reproduce experimental results in full-radius L-mode modelling. In particular, a set of ASDEX Upgrade L-modes with differing heating power mixtures and plasma currents are simulated, including boron (B) and tungsten (W) as intrinsic impurities. The increase of predicted confinement with higher current and the reduction of core W peaking with higher central wave heating are demonstrated. Furthermore, a highly radiative L-mode scenario featuring an X-point radiator (XPR) with two intrinsic (B, W) and one seeded argon (Ar) species is simulated, and its measured radiated power and high confinement are recovered by the modelling. The stabilizing effect of impurities on turbulence is analysed and a simple model for the peripheral X-point radiation is introduced. A preliminary full-radius simulation of an H-mode phase of this same discharge, leveraging recent work on the role of the E×B shearing at the edge, shows promising results.

日本語訳

多種・多チャンネルのモデリング能力を実証する統合フレームワークを提示する。これは、放射冷却と燃料希釈を通じた主プラズマへの不純物密度分布の予測とそのフィードバックを対象とするものである。本フレームワークは、準線形乱流および新古典的不純物輸送の局所記述における現在知られているすべての理論的要素を、モデルTGLF-SAT2およびFACITを用いて統合する。これらは、ASTRA輸送ソルバー内の不純物源および放射のためのSTRAHLコードに結合される。このワークフローは、全半径Lモードモデリングにおいて実験結果を再現することが示される。特に、加熱パワー混合とプラズマ電流が異なる一連のASDEX Upgrade Lモードが、内在不純物としてホウ素(B)およびタングステン(W)を含めてシミュレーションされる。より高い電流による予測閉じ込めの増加と、より高い中心波加熱によるコアWペーキングの低減が実証される。さらに、2つの内在種(B、W)と1つのシードアルゴン(Ar)種を有するXポイント放射体(XPR)を特徴とする高放射Lモードシナリオがシミュレーションされ、その測定された放射パワーと高い閉じ込めがモデリングによって再現される。不純物の乱流に対する安定化効果が分析され、周辺Xポイント放射のための簡単なモデルが導入される。同じ放電のHモード位相の予備的な全半径シミュレーションは、端部におけるE×Bシアリングの役割に関する最近の研究を活用し、有望な結果を示している。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ImpurityASDEXASDEX UpgradeImpurity transport

AIによる論文要約

ASDEX Upgrade L-モードにおける不純物輸送と放射を含む全半径統合モデリング
JAプラズマ閉じ込めの数値シミュレーションに携わる研究者や学生が対象です。不純物輸送や放射の影響を理解し、より現実的なプラズマモデルを構築する上で参考になるでしょう。#プラズマ統合モデリング #不純物輸送 #放射冷却 #ASDEX_Upgrade

この論文では、タービュレントと新古典的な不純物輸送モデルを組み合わせ、主プラズマへの影響を考慮した統合的なモデリングフレームワークを示しています。ASDEX Upgradeのデータを用いて、加熱パワーや電流の違いによる不純物密度分布やプラズマ閉じ込めの変化を再現しています。また、高放射L-モードの解析や、H-モードでのE×B shearingの影響についても検討しています。

Full-radius integrated modelling of ASDEX Upgrade L-modes including impurity transport and radiation
ENThis paper should be read by fusion researchers interested in understanding and predicting the behavior of impurities in tokamak plasmas, as well as students in the field of plasma physics and fusion energy.#FusionResearch #ImpurityTransport #PlasmaModelling #ASDEXUPGRADE #Tokamak

This paper presents an integrated framework that models the transport and radiation of impurities in ASDEX Upgrade L-mode plasmas. It combines turbulent and neoclassical impurity transport models with radiation calculations to predict impurity density profiles and their impact on the main plasma. The model reproduces experimental results, including the effects of heating power and plasma current on confinement and impurity peaking.

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