Two-dimensional particle simulation of the flow control in SOL and divertor plasmas

SOLとダイバータプラズマにおける流れ制御の2次元粒子シミュレーション

滝塚 知典; 細川 哲也*; 清水 勝宏

Takizuka, Tomonori; Hosokawa, Masanari*; Shimizu, Katsuhiro

トカマク核融合研究において粒子と熱の制御が最重要課題の一つである。ヘリウム灰排気と不純物のダイバータ領域内保留はダイバータ板に向かうプラズマ流で決まる。板上の局所的熱負荷は流れのパターンに依存する。したがって、SOLとダイバータプラズマの流れの適切な制御によって粒子と熱の制御ができる。この論文では、PARASOLコードを用いた2次元粒子シミュレーションにより流れの制御を研究した。トカマクのダイバータ配位に似たセパラトリクスのある磁場配位を与えている。主プラズマ中に熱粒子源がある。ダイバータ板近傍にリサイクリング冷粒子源がある。SOLプラズマ中に流れ制御のためにガスパフ粒子源をおく。板上の静電ポテンシャルを変えてダバータバイアシングが可能である。ガスパフとバイアスの流れへの影響を調べた。シミュレーション結果から制御性を評価した。

In course of tokamak fusion research, particle and heat control is one of the most crucial issues. Helium ash exhaust and impurity retention in the divertor region owe to the plasma flow towards divertor plate. The localization of heat load on the plate depends on the flow pattern. Accordingly, particle and heat control can be achieved by the proper control of the flow in SOL and divertor plasmas. In this paper, the flow control is studied with two-dimensional particle simulations by PARASOL (PARticle Advanced simulation for SOL and divertor plasmas) code. Magnetic field configuration with separatrix like a tokamak divertor configuration is given. Hot particle source is put in the core plasma. Recycling cold particle source is located near the divertor plate. Particle source of gas puff in the SOL plasma is given for the flow control. Divertor biasing is available by changing the electrostatic potential on the plates. Effects of gas puff and biasing on the flow are studied. Controllability is evaluated from simulation results.