Dedicated experiments have been performed in the COMPASS tokamak to thoroughly study the power deposition processes occurring on poloidal and toroidal edges of castellated plasma-facing components in tokamaks during steady-state L-mode conditions. Surface temperatures measured by a high resolution infra-red camera are compared with reconstructed synthetic data from a 2D thermal model using heat flux profiles derived from both the optical approximation and 2D particle-in-cell (PIC) simulations. In the case of poloidal leading edges, when the contribution from local radiation is taken into account, the parallel heat flux deduced from unperturbed, upstream measurements is fully consistent with the observed temperature increase at the leading edges of various heights, respecting power balance assuming simple projection of the parallel flux density. Smoothing of the heat flux deposition profile due to finite ion Larmor radius predicted by the PIC simulations is found to be weak and the power deposition on misaligned poloidal edges is better described by the optical approximation. This is consistent with an electron-dominated regime associated with a non-ambipolar parallel current flow. In the case of toroidal gap edges, the different contributions of the total incoming flux along the gap have been observed experimentally for the first time. They confirm the results of recent numerical studies performed for ITER showing that in specific cases the heat deposition does not necessarily follow the optical approximation. Indeed, ions can spiral onto the magnetically shadowed toroidal edge. Particle-in-cell simulations emphasize again the role played by local non-ambipolarity in the deposition pattern.
COMPASSトカマクにおいて、定常Lモード条件下でのトカマクの城壁状プラズマ対向部品におけるポロイダル方向およびトロイダル方向の端部での電力堆積過程を徹底的に研究するための専用実験が実施された。高分解能赤外線カメラによる表面温度測定結果は、光学近似と2次元粒子インセル（PIC）シミュレーションの両方から導出された熱流束プロファイルを用いた2次元熱モデルによる再構成合成データと比較された。ポロイダル方向の前縁部の場合、局所的な放射の寄与を考慮すると、摂動を受けていない上流側の測定から推定された平行熱流束は、様々な高さの前縁部で観測された温度上昇と完全に一致し、平行熱流束密度の単純な投影を仮定したパワーバランスを満たすことが示された。PICシミュレーションによって予測された有限イオンラーマー半径による熱流束堆積プロファイルの平滑化効果は弱いことが判明し、位置ずれしたポロイダル方向端部への電力堆積は光学近似によってより良く記述されることが明らかになった。これは、非両極性の平行電流フローを伴う電子支配レジームと整合的である。トロイダル方向のギャップ端部の場合、ギャップに沿った総入射フラックスの異なる寄与が実験的に初めて観測された。これらの結果は、ITER向けに行われた最近の数値研究の結果を確認するものであり、特定のケースでは熱堆積が必ずしも光学近似に従わないことを示している。実際、イオンは磁気的に遮蔽されたトロイダル端部に螺旋状に到達し得る。粒子インセルシミュレーションは、堆積パターンにおける局所的な非両極性の役割を再び強調している。