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SOLPS modelling of ASDEX upgrade H-mode plasma

A V Chankin, D P Coster, R Dux, Ch Fuchs, G Haas, A Herrmann, L D Horton, A Kallenbach, M Kaufmann, Ch Konz2006年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A low density H-mode plasma has been selected for detailed inter-ELM modelling by the SOLPS code package, with the coupled treatment of its plasma (fluid code B2) and neutral (Monte-Carlo code Eirene) parts. Good quality measured midplane density and temperature profiles, covering the pedestal region and stretching far into the SOL, as well as several other parameters and profiles measured in the divertor, have enabled testing the consistency of code solutions with experiment. Once the upstream, midplane profiles have been fitted, and the global parameters (e.g. input power into the computational grid, radiated power) matched, the code reproduces experimental profiles and control parameters in the divertor with an accuracy within a factor of 2. Deviations of modelled parameters from the experiment were found around the strike point position where most of the power was deposited on the target. The deviations are consistent among themselves and all point to one common problem with the modelling: the predicted divertor electron temperature is too low and the density too high, compared with the experiment. The largest inconsistency between the code and experiment was in the magnitude of the peak Hα radiation in the outer divertor, which was larger by a factor of 2 in the code simulations. In addition, the code predicts a somewhat higher sub-divertor neutral flux but lower carbon impurity content in the edge plasma than in the experiment, as well as lower CIII emission. The discrepancy between Hα profiles can to a large degree be attributed to profile effects: the simulated Hα emission profiles are narrower than in the experiment, reflecting the tendency of the neutral–plasma mix to congregate excessively around the strike point in the modelling. At the same time, the integrated Hα emission matches very well with the experiment.Extensive sensitivity studies of the influence of variations in input parameters and assumptions of the code on the modelled divertor conditions have been conducted. They have not resulted in an identification of any SOLPS input/control parameters capable of removing the main disagreement between the code output and experiment. A possibility of parallel transport effects related to low collisionality to increase the effective plasma temperature near the strike point position or of increased perpendicular transport by neutrals (due to some missing reactions in Eirene) to widen the target profiles, will be explored in the future.

日本語訳

低密度Hモードプラズマが、SOLPSコードパッケージによる詳細なELM間モデリングのために選択され、そのプラズマ(流体コードB2)と中性粒子(モンテカルロコードEirene)部分の結合処理が行われた。ペデスタル領域を覆い、SOLの奥深くまで及ぶ、良質な測定された赤道面密度・温度プロファイル、およびダイバータで測定された他のいくつかのパラメータとプロファイルにより、コード解と実験との整合性を検証することが可能となった。上流の赤道面プロファイルがフィッティングされ、グローバルパラメータ(例えば、計算グリッドへの入力パワー、放射パワー)が一致すると、コードはダイバータ内の実験プロファイルと制御パラメータを2倍以内の精度で再現する。モデル化されたパラメータの実験からの偏差は、パワーの大部分がターゲットに堆積されるストライク点位置の周辺で見られた。それらの偏差は互いに整合的であり、すべてがモデリングの一つの共通の問題を示している:予測されたダイバータ電子温度が実験と比較して低すぎ、密度が高すぎるということである。コードと実験の間の最大の不一致は、外側ダイバータにおけるピークHα放射の大きさであり、コードシミュレーションでは2倍大きかった。さらに、コードは、実験よりもやや高いサブダイバータ中性粒子束を予測するが、エッジプラズマ中の炭素不純物含有量は低く、CIII発光も低い。Hαプロファイル間の不一致は、大部分がプロファイル効果に起因する可能性がある:シミュレーションされたHα発光プロファイルは実験よりも狭く、モデリングにおいて中性粒子-プラズマ混合体がストライク点周辺に過度に集まる傾向を反映している。同時に、積分されたHα発光は実験と非常によく一致する。入力パラメータの変動とコードの仮定がモデル化されたダイバータ条件に及ぼす影響に関する広範な感度研究が実施された。それらは、コード出力と実験の間の主な不一致を除去できるSOLPS入力/制御パラメータの特定には至らなかった。低衝突度に関連する平行輸送効果がストライク点位置近傍の実効プラズマ温度を上昇させる可能性、または(Eireneにおけるいくつかの欠落した反応による)中性粒子による垂直輸送の増加がターゲットプロファイルを広げる可能性は、将来探求される予定である。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ASDEXASDEX UpgradeH-modeScrape-Off Layer Plasma Simulation
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