Aimed at obtaining key physics that determine the controllability of impurity transport in the scrape-off layer (SOL)/divertor regions, the integrated divertor code SONIC has been further extended to handle three or more impurity species kinetically. The extended SONIC code has been applied to the steady-state high-beta scenario-like plasma of JT-60SA as a testbed. We first performed a Ne transport simulation on the fixed Ar-seeded background plasma. Different radiation power distribution along the magnetic field line was obtained between Ar and Ne. The Ar radiation is strong around the top region of the SOL, which is mainly due to the line radiation of highly charged Ar ions trapped by the thermal force. In contrast, the Ne radiation is strong around the high-field side near the X point, mainly due to the line radiation of Ne7+ trapped by the balance between the thermal force and the frictional force with D+ parallel flow. We performed a parametric survey of Ne seeding rate as a second step. The effects of Ne transport on the plasma are self-consistently computed. The Ne impurities are injected into the plasma with a fixed puff rate of Ar. Even a small Ne seeding rate of 0.02 Pa m3 s−1 results in lower Ar radiation power in the SOL and core edge than in the Ar-only case. This is mainly due to the high D+ parallel flow velocity towards the inner divertor in the Ar + Ne seeding case. The resultant frictional force transports the Ar impurities towards the inner divertor region. When the line radiation of Ne7+ is switched off in the simulation, such high D+ parallel flow cannot be seen. These results suggest that the line radiation of Ne7+ has a key role for the high D+ parallel flow. The results show the possibility of impurity transport control in the SOL by mixed-impurity seeding.
SOL/ダイバータ領域における不純物輸送の制御性を決定する主要な物理を取得することを目的として、統合ダイバータコードSONICをさらに拡張し、3種類以上の不純物種を運動論的に取り扱えるようにした。拡張されたSONICコードを、JT-60SAの定常高ベータ類似プラズマをテストベッドとして適用した。まず、固定されたArシード背景プラズマに対してNe輸送シミュレーションを実施した。その結果、ArとNeの間で磁力線に沿った放射パワー分布に差異が得られた。Ar放射はSOLのトップ領域付近で強く、これは主に熱力によって捕捉された高電荷状態のArイオンの線放射によるものである。一方、Ne放射はX点近傍の高磁場側で強く、これは主にD+並行流との摩擦力と熱力の釣り合いによって捕捉されたNe7+の線放射によるものである。第二段階として、Neシード率のパラメトリックサーベイを実施した。Ne輸送のプラズマへの影響は自己無撞着に計算された。Ne不純物は、固定されたArパフ率のプラズマ中に注入された。わずか0.02 Pa m3 s−1のNeシード率でも、Arのみの場合と比較してSOLおよびコアエッジ領域でのAr放射パワーが低下した。これは主に、Ar+Neシードの場合に内側ダイバータ方向へのD+並行流速度が大きいためである。その結果生じる摩擦力がAr不純物を内側ダイバータ領域へ輸送する。シミュレーションにおいてNe7+の線放射をオフにした場合、このような高いD+並行流は見られなかった。これらの結果は、Ne7+の線放射が高いD+並行流の形成に重要な役割を果たすことを示唆している。以上の結果は、混合不純物シーディングによるSOLでの不純物輸送制御の可能性を示している。