This paper shows first quantitative analysis of the detachment processes in the MAST Upgrade Super-X divertor (SXD). We identify an unprecedented impact of plasma-molecular interactions involving molecular ions (likely ), resulting in strong ion sinks (Molecular Activated Recombination—MAR), leading to a reduction of ion target flux. The MAR ion sinks exceed the divertor ion sources before electron-ion recombination (EIR) starts to occur, suggesting that significant ionisation occurs outside of the divertor chamber. In the EIR region, eV is observed and MAR remains significant in these deep detached phases. The total ion sink strength demonstrates the capability for particle (ion) exhaust in the Super-X Configuration. Molecular Activated Dissociation is the dominant volumetric neutral atom creation process can lead to an electron cooling of 20% of . The measured total radiative power losses in the divertor chamber are consistent with inferred hydrogenic radiative power losses. This suggests that intrinsic divertor impurity radiation, despite the carbon walls, is minor in the divertor chamber. This contrasts previous TCV results, which may be associated with enhanced plasma-neutral interactions and reduced chemical erosion in the detached, tightly baffled SXD. The above observations have also been observed in higher heat flux (narrower SOL width) type I ELMy H-mode discharges. This provides evidence that the characterisation in this paper may be general.
本論文は、MASTアップグレードSuper-Xダイバータ(SXD)におけるデタッチメント過程の最初の定量的解析を示す。我々は、分子イオン(おそらく )を含むプラズマ-分子相互作用の前例のない影響を特定し、その結果、強いイオンシンク(分子活性化再結合—MAR)が生じ、イオンターゲットフラックスの低減につながる。MARイオンシンクは、電子-イオン再結合(EIR)が発生し始める前にダイバータイオン源を上回り、ダイバータチャンバーの外側で有意な電離が発生していることを示唆している。EIR領域では、 eVが観測され、これらの深いデタッチメント段階ではMARが有意なままである。総イオンシンク強度は、Super-X配位における粒子(イオン)排気の能力を示している。分子活性化解離は、体積中性原子生成過程の主要なものであり、 の20%の電子冷却につながる可能性がある。ダイバータチャンバー内の測定された総放射損失パワーは、推定された水素放射損失パワーと一致する。これは、カーボン壁にもかかわらず、ダイバータチャンバー内の固有の不純物放射はわずかであることを示唆している。これは以前のTCV結果とは対照的であり、デタッチ状態で密にバッフルされたSXDにおける強化されたプラズマ-中性粒子相互作用と化学的侵食の低減に関連している可能性がある。上記の観測結果は、より高い熱流束(より狭いSOL幅)のタイプI ELMy Hモード放電でも観測されている。これは、本論文の特性評価が一般的である可能性があるという証拠を提供する。