Radiative power exhaust by impurity seeding was demonstrated for the first time in island divertor configurations at the stellarator Wendelstein 7-X. Feasibility of stable plasma operation was shown during seeding with both neon (Ne) and nitrogen (N2). High radiative power losses (80%) were found to reduce the divertor heat loads globally by 2/3 with both seeding gases injected at a single toroidal location into one of five magnetic islands. Heat flux detachment was achieved for the price of a loss of (%) in the stored energy. Ne seeding allows for sustained enhancement of edge radiation with a very slow decay of line emission of several tens of seconds after the end of the injection indicating a high recycling of this noble gas at the carbon main plasma facing components. In N2 seeded discharges it is shown that a response of line emission and plasma parameters is in correlation to the puff duration which indicates a higher level of absorption of this seeding gas in the wall. Continuous N2 seeding results in global cooling of the scrape-off layer (SOL) and decay of radiation over several seconds after the injection. Damping of counter-streaming SOL flows, and divertor particle fluxes induced by Ne and N2 seeding have been measured and provide evidence for a reduction of the convective part of the divertor heat fluxes. Losses in density in response to seeding can be compensated by feedback controlled divertor fueling. The controlled reduction of heat fluxes within this complex 3D edge island geometry is a very promising finding concerning detachment control in a future all-metal divertor.
放射状熱流の排気は、ステラレーターWendelstein 7-Xのアイランドダイバータ配位において、不純物シーディングによって初めて実証された。ネオン(Ne)と窒素(N2)の両方を用いたシーディング中に、安定したプラズマ運転の実現可能性が示された。高い放射損失(80%)により、ダイバータへの熱負荷は、単一のトロイダル位置にある5つの磁気アイランドのうちの1つへのガス注入によって、全体として2/3に低減された。熱流束のデタッチメントは、蓄積エネルギーの損失(%)を代償として達成された。Neシーディングでは、注入終了後も数秒間にわたりライン放射の減衰が非常に遅く、この貴ガスが炭素製の主プラズマ対向部品で高いリサイクリングを示すことが明らかになった。N2シーディングでは、ライン放射とプラズマパラメータの応答がガスパフの持続時間と相関し、このガスが壁により高い吸着を示すことが示された。連続的なN2シーディングは、スクレイプオフ層(SOL)の全体的な冷却と、注入終了後数秒間にわたる放射の減衰をもたらした。NeおよびN2シーディングによって誘起された、対向流SOL流の減衰とダイバータ粒子フラックスの変化が測定され、ダイバータ熱流束の対流成分の低減の証拠が得られた。シーディングに応じた密度の損失は、フィードバック制御されたダイバータへのガス供給によって補償可能であった。この複雑な3次元エッジアイランド幾何学形状における熱流束の制御された低減は、将来の全金属ダイバータにおけるデタッチメント制御に関して非常に有望な知見である。