A divertor detachment with sustainable high-performance plasmas has been achieved through divertor nitrogen seeding in the HL-2A tokamak. The closed divertor structure facilitates achieving high divertor neutral pressure due to its efficient particle containment effect as demonstrated by both experimental and SOLPS simulation results, which aids in achieving the divertor detachment. The radiative divertor is conducive to high-frequency small edge localized modes (ELMs) operation, characterized by a reduced pedestal ion temperature gradient and the enhanced electron density gradient . The presence of minority nitrogen at the edge plasma, which results from the divertor nitrogen seeding, contributes to the increase of ion temperature in the confinement region by suppressing the turbulence through the impurity dilution effect and shear. The increased ion temperature and electron density compensate the energy loss resulting from the increased edge radiation during detachment, which contributes to the confinement sustainment combined with reduced pedestal energy loss caused by small ELMs. This work advances our understanding of the fundamental physics governing closed divertor detachment with sustainable high-performance plasmas through divertor nitrogen seeding.
HL-2Aトカマクにおいて、ダイバータ窒素シーディングを通じて、持続可能な高性能プラズマを伴うダイバータデタッチメントが達成された。閉じたダイバータ構造は、実験結果とSOLPSシミミュレーション結果の両方によって実証されているように、その効率的な粒子閉じ込め効果により高いダイバータ中性粒子圧力の達成を促進し、これはダイバータデタッチメントの達成を助ける。放射ダイバータは、低減されたペデスタルイオン温度勾配 と増強された電子密度勾配 によって特徴づけられる、高周波数の小さな周辺局在モード（ELM）運転に寄与する。ダイバータ窒素シーディングに起因する周辺プラズマ中の微量窒素の存在は、不純物希釈効果と シアによる乱流の抑制を通じて、閉じ込め領域におけるイオン温度 の上昇に寄与する。増加したイオン温度 と電子密度 は、デタッチメント中の増加した周辺放射によるエネルギ－損失を補償し、これは小さなELMによる低減されたペデスタルエネルギ－損失と相まって、閉じ込めの維持に寄与する。本研究は、ダイバータ窒素シーディングによる持続可能な高性能プラズマを伴う閉じたダイバータデタッチメントを支配する基礎物理学の理解を前進させる。