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Effect of cross-field drifts on flows in the main scrape-off-layer of DIII-D L-mode plasmas

M. Groth, J.A. Boedo, N.H. Brooks, R.C. Isler, A.W. Leonard, G.D. Porter, J.G. Watkins, W.P. West, B.D. Bray, M.E. Fenstermacher2009年被引用 22Nuclear FusionIF 3出版社

The flow velocities of deuterons and low charge-state carbon ions have been measured simultaneously in the main scrape-off-layer (SOL) in low-density plasmas in DIII-D, and the dependences of these flow fields on the direction of the cross-field drifts (E × B and B × ∇B) have been investigated. These measurements were taken poloidally localized in the SOL region vertically opposite the divertor X-point. The carbon ion flows do not necessarily match those of the deuterons either in the direction with respect to the magnetic field lines or in magnitude, suggesting that physics effects apart from entrainment play a significant role in the impurity response. In configurations with the ion B × ∇B drift towards the divertor X-point, the parallel-B deuteron velocities at the plasma crown are high (−20 to −30 km s−1 in the direction of the high field side (HFS) divertor), while they are nearly zero in configurations with the opposite B × ∇B drift direction. The flow direction of singly and doubly charged carbon ions is independent of the ion B × ∇B drift direction, and the ions flow at approximately −5 to −10 km s−1 towards the HFS divertor. Simulations with the UEDGE code have been carried out to better understand the underlying physics processes. Inclusion of cross-field drifts in the simulations produced divertor solutions for density and temperature that agree significantly better with measured divertor parameters. These simulations do not, however, reproduce the measured flow fields at the crown for the configuration with the ion B × ∇B drift towards the divertor X-point. The UEDGE code has also been used to understand the influence of pumping at the HFS divertor plate, and a poloidal dependence in the radial transport coefficient.

日本語訳

重水素イオンと低電荷状態の炭素イオンの流れ速度が、DIII-Dにおける低密度プラズマの主スクレイプオフ層(SOL)において同時に測定され、これらの流れ場の交叉磁場ドリフト(E × BおよびB × ∇B)の方向への依存性が調査された。これらの測定は、ダイバータX点の鉛直反対側に位置するSOL領域においてポロイダル方向に局所的に行われた。炭素イオンの流れは、磁力線に対する方向または大きさのいずれにおいても、必ずしも重水素イオンの流れと一致せず、引きずり効果(entrainment)以外の物理が不純物の応答において重要な役割を果たしていることを示唆している。イオンB × ∇BドリフトがダイバータX点に向かう配位では、プラズマクラウン部における平行B方向の重水素イオン速度は高く(高磁場側(HFS)ダイバータ方向に−20〜−30 km s⁻¹)、一方、B × ∇Bドリフト方向が逆の配位ではほぼゼロであった。単価および二価の炭素イオンの流れ方向はイオンB × ∇Bドリフト方向に依存せず、イオンはHFSダイバータ方向に約−5〜−10 km s⁻¹で流れた。基礎となる物理過程をより深く理解するために、UEDGEコードを用いたシミュレーションが実施された。シミュレーションに交叉磁場ドリフトを含めることで、密度と温度に関するダイバータ解が得られ、測定されたダイバータパラメータと有意に良好な一致を示した。しかしながら、これらのシミュレーションは、イオンB × ∇BドリフトがダイバータX点に向かう配位におけるクラウン部の測定された流れ場を再現しなかった。UEDGEコードはまた、HFSダイバータ板における排気の影響と、径方向輸送係数のポロイダル依存性を理解するためにも使用された。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DScrape-off layerL-mode
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