Studies of ELM heat load, SOL flow and carbon erosion from existing Tokamak experiments, and projections for ITER

既存トカマク実験によるELM熱負荷、境界層プラズマ流及び炭素損耗研究及びITERへの反映

朝倉 伸幸; Loarte, A.*; Porter, G.*; Philipps, V.*; Lipschultz, B.*; Kallenbach, A.*; Matthews, G.*; Federici, G.*; Kukushkin, A.*; Mahdavi, A.*; Leonard, A. W.*; Whyte, D.*; 伊丹 潔; 竹永 秀信; Chankin, A. V.; 仲野 友英; 東島 智; Herrmann, A.*; Eich, T.*; LaBombard, B.*

Asakura, Nobuyuki; Loarte, A.*; Porter, G.*; Philipps, V.*; Lipschultz, B.*; Kallenbach, A.*; Matthews, G.*; Federici, G.*; Kukushkin, A.*; Mahdavi, A.*; Leonard, A. W.*; Whyte, D.*; Itami, Kiyoshi; Takenaga, Hidenobu; Chankin, A. V.; Nakano, Tomohide; Higashijima, Satoru; Herrmann, A.*; Eich, T.*; LaBombard, B.*

実験炉ITERダイバータ設計と運転に関する重要な以下の3つの物理課題について、既存装置(JET, JT-60U, ASDEX Upgrade, DIII-D, Alcator C-Mod and TEXTOR)の実験データやシミュレーション解析から得られた成果についてまとめた。(1)タイプ1ELMの熱負荷により、ダイバータ板の運転寿命が決まる可能性がある。ELM熱負荷のスケーリングモデルを決める物理ベースを理解するため、ELM熱流と粒子流の輸送過程に関する最新のデータから、各装置において対流熱輸送過程(convective transport)が重要であることを明らかにした。(2)境界層(SOL)におけるプラズマ流に関する各装置のデータと、ドリフト効果を導入したSOLプラズマ・シミュレーション(UEDGE)の計算結果が定性的に一致することを見いだした。ITERにおけるダイバータ設計の最適化のために、ドリフト効果の検討が必要であることを示唆した。(3)各装置における炭素ダイバータ板の化学損耗率のデータから、その表面温度,入射粒子束,吸着層の状態に関する依存性をまとめた。

Three important physics issues for the ITER divertor design and operation are summarized based on the experimental and numerical work from multi-machine database (JET, JT-60U, ASDEX Upgrade, DIII-D, Alcator C-Mod and TEXTOR). (i) The energy load associated with Type-I ELMs is of great concern for the lifetime of the ITER divertor target. In order to understand the physics base of the scaling models, the ELM heat and particle transport to the divertor is investigated. Convective transport during ELMs plays an important role in heat transport to the divertor. (ii) Determination of the SOL flow pattern and the driving mechanism has progressed experimentally and numerically. Influences of the drift effects on the SOL and divertor plasma transport were discussed. (iii) Characteristics of chemical yield at two different deposited carbon surfaces, i.e. erosion- and redeposition-dominated areas, have been studied. Progress of understanding the chemical erosion is reviewed.