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Numerical analysis of divertor target heat load of I-modes in comparison with H-modes of EAST

Min Wang, Xiaogang Wang, Zixi Liu, Xiaoyi Yang, Tianchun Zhou, Hang Si, Chao Shen2023年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Due to substantial edge transport of particles, I-mode operations offer a high potential for divertor heat load mitigation. In this work, the divertor parameters of I-mode operations on EAST have been investigated using the SOLPS-ITER code, and comparison with H-mode operations has also been made by modeling the I- and H-mode operation processes on EAST. The simulation shows that, for the same separatrix electron density at the outer midplane (OMP) , the upstream electron density of the I-mode is higher than that of the H-mode with no density pedestal, while the upstream temperature of the I-mode is almost the same as that of the H-mode with a temperature pedestal similar to that of the H-mode. As a combined result, the temperature and energy flux peaks of the I-mode are thus lower than those of the H-mode at the divertor target. Further parameter scanning investigation reveals that, under low-density conditions (), the peak energy flow at the target is reduced by ∼34.1%, in the case of the I-mode as compared to the H-mode, while the peak target temperature is dropped by ∼54.6%. Under high-density conditions (), on the other hand, the energy flux and temperature peaks are weakened by ∼28% and ∼30.1%, respectively. The upstream density at detachment onset of an I-mode is also lower than that of an H-mode, by 18.5%. These results suggest that I-mode operation is more appropriate for divertor heat load mitigation than H-mode operation.

日本語訳

粒子輸送が大きいため、Iモード運転はダイバータ熱負荷低減に高い可能性を有する。本研究では、SOLPS-ITERコードを用いてEASTにおけるIモード運転のダイバータパラメータを調査し、EASTにおけるIモードおよびHモード運転過程のモデリングにより、Hモード運転との比較も行った。シミュレーション結果から、外側中平面(OMP)におけるセパラトリクス電子密度が同じ場合、Iモードの上流電子密度は密度ペデスタルを持たないHモードよりも高いことが示された。一方、Iモードの上流温度は、Hモードと同様の温度ペデスタルを有するHモードとほぼ同じであった。これらの結果を総合すると、Iモードのダイバータターゲットにおける温度およびエネルギー束のピーク値はHモードよりも低くなる。さらにパラメータ走査の調査により、低密度条件下では、Hモードと比較してIモードのターゲットにおけるピークエネルギー流束は約34.1%低減し、ピークターゲット温度は約54.6%低下することが明らかになった。一方、高密度条件下では、エネルギー束および温度のピーク値はそれぞれ約28%および約30.1%低減した。また、Iモードの剥離開始時の上流密度はHモードよりも約18.5%低い。これらの結果は、Iモード運転がHモード運転よりもダイバータ熱負荷低減に適していることを示唆している。

装置

east高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

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DivertorEASTHeat loadDivertor target
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