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Driving mechanism of sol plasma flow and effects on the divertor performance in JT-60U

JT-60Uにおける境界層プラズマ流の発生機構及びダイバータ性能への効果

朝倉 伸幸; 竹永 秀信; 櫻井 真治; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; 清水 勝宏; 東島 智; 久保 博孝

Asakura, Nobuyuki; Takenaga, Hidenobu; Sakurai, Shinji; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; Shimizu, Katsuhiro; Higashijima, Satoru; Kubo, Hirotaka

境界層(SOL)におけるプラズマ流は粒子排気や不純物制御へ影響し、その発生機構の解明とダイバータ・プラズマへの影響の評価が求められている。本論文は、プラズマ流の方向や速度を2か所での測定結果から明らかにするとともに、ダイバータへ輸送される粒子束を、強磁場側と低磁場側で初めて定量的に評価した。さらに、ドリフト効果を導入したSOLプラズマ・シミュレーション計算(UEDGE)を行い、測定された流速分布や逆流の発生などの現象が、定性的に再現されることを見いだした。さらに、プライベート部におけるドリフト流による粒子束も評価し、ダイバータ粒子束の内外非対称性が発生する原因であることを明らかにした。実験炉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。さらに、ガスパフとダイバータ排気を行う際、高磁場側でのSOL流と粒子束が増加することにより、主プラズマ中の不純物イオンを低減することを初めて明らかにした。

The measurements of the SOL flow and plasma profiles both at the high-field-side (HFS) and low-field-side (LFS), for the first time, found out the SOL flow pattern and its driving mechanism. "Flow reversal" was found near the HFS and LFS separatrix of the main plasma for the ion ▽B drift direction towards the divertor. Radial profiles of the SOL flow were similar to those calculated numerically using the UEDGE code with the plasma drifts included although Mach numbers in measurements were faster than those obtained numerically. Particle fluxes towards the HFS and LFS divertors produced by the parallel SOL flow and Er$$times$$B drift flow were evaluated. The particle flux for the case of intense gas puff and divertor pump (puff and pump) was investigated, and it was found that both flow velocity and collisionality were enhanced, in particular, at HFS SOL. Drift flux in the private flux region was also evaluated, and important physics issues for the divertor design and operation, such as in-out asymmetries of the heat and particle fluxes, and control of impurity ions were investigated.

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分野:Physics, Fluids & Plasmas

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