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Evaluation of edge transport and core accumulation of tungsten for CFETR with EMC3-EIRENE and STRAHL

B. Liu, S.Y. Dai, X.D. Yang, V.S. Chan, R. Ding, H.M. Zhang, Y. Feng, D.Z. Wang2022年被引用 2Nuclear FusionIF 3出版社

The edge transport and core accumulation of tungsten (W) particles on China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) have been studied by integrated modelling consisting of EMC3-EIRENE and STRAHL codes. The edge transport and power dissipation of W particles are simulated by EMC3-EIRENE. An in–out asymmetry of W(1–28)+ ions density has been revealed in the in- and out-board divertor regions. This is mainly due to the stronger reversal flow velocity of W ions at the outboard divertor. The upward flow of W ions near the separatrix leads to a moderate W impurity leakage from the divertor on CFETR compared to the existing full W device ASDEX Upgrade due to the high plasma density near the CFETR divertor targets. Further, the density distribution and radiation loss of W ions in the core region are investigated by STRAHL code. The high charge-state W(29–60)+ and W(61–74)+ ions mainly reside in the regions of ΨN = 0.20–0.98 and 0.00–0.90 (ΨN is the normalized poloidal magnetic flux), respectively. The W induced energy dissipation in different regions is assessed according to both STRAHL and EMC3-EIRENE simulations. Particularly, the impacts of the W core radiation on the operation regime are discussed according to the H-mode threshold scaling law proposed by Martin et al (2008 J. Phys.: Conf. Ser.123 012033) for the baseline plasma on CFETR. Further, parameter studies on the pinch velocity (vimp) and diffusion coefficient (Dimp) have been performed to check their impacts on the operation regime of CFETR. A three-fold increase of vimp/Dimp results in a higher W core energy loss, which can lead to the transition from H-mode back to L-mode.

日本語訳

CFETR(中国核融合工学試験炉)におけるタングステン(W)粒子の周辺輸送とコア蓄積を、EMC3-EIRENEおよびSTRAHLコードから構成される統合モデリングによって研究した。W粒子の周辺輸送と電力散逸はEMC3-EIRENEによってシミュレーションした。ダイバータ領域の内側と外側において、W(1–28)+イオンの内側-外側非対称性が明らかになった。これは主に、外側ダイバータにおけるWイオンのより強い逆流速度によるものである。セパラトリクス近傍でのWイオンの上向き流れは、CFETRダイバータターゲット近傍の高プラズマ密度により、既存の全W装置であるASDEX Upgradeと比較して、CFETRからのW不純物漏洩が中程度であることをもたらす。さらに、コア領域におけるWイオンの密度分布と放射損失をSTRAHLコードによって調査した。高電荷状態のW(29–60)+およびW(61–74)+イオンは、それぞれ主にΨN = 0.20–0.98および0.00–0.90の領域(ΨNは規格化ポロイダル磁束)に存在する。異なる領域におけるWによるエネルギー散逸を、STRAHLおよびEMC3-EIRENEシミュレーションの両方に基づいて評価した。特に、CFETRのベースライン・プラズマについて、Martinら(2008 J. Phys.: Conf. Ser. 123 012033)が提案したHモード閾値スケーリング則に従って、Wコア放射が運転領域に及ぼす影響を考察した。さらに、ピンチ速度(vimp)と拡散係数(Dimp)に関するパラメータ研究を実施し、それらがCFETRの運転領域に及ぼす影響を検証した。vimp/Dimpの3倍の増加は、Wコアエネルギー損失の増大をもたらし、HモードからLモードへの遷移を引き起こす可能性がある。

装置

asdex-upgrade低精度(概要文一致)

wiki

TungstenCFETREdge transportEMC3-EIRENE
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