Analysis of particle pumping using SOLDOR/NEUT2D code in the JT-60U tokamak

JT-60UトカマクにおけるSOLDOR/NEUT2Dコードによる粒子排気の解析

川島 寿人; 清水 勝宏; 滝塚 知典

Kawashima, Hisato; Shimizu, Katsuhiro; Takizuka, Tomonori

SOL/ダイバータでの粒子制御のためのダイバータ排気の理解を進め、将来装置に外挿するため、SOLDOR/NEUT2Dコードを用いてJT-60Uのダイバータ排気のシミュレーションを実施した。ダイバータ排気室内の排気粒子束や中性粒子圧力は実験計測値をよく再現し、コードの精度を確認した。この結果に基づき、能動的粒子制御のためには、より高い排気性能が必要であることを指摘した。そこで、排気効率(排気粒子束/ダイバータ部で発生する粒子束)の改善を目指したシミュレーションを行った。その結果、ダイバータ板上ストライク点と排気口間の距離の短縮やダイバータ板の仮想的垂直化などにより、排気効率が改善されることを見いだした。一方、次期装置JT-60SAでの検討は、排気口幅を狭めることにより逆流粒子束を低減し、排気効率が増大することを示した。さらに、これらの入射粒子束と逆流粒子束のダイバータ形状に対する依存性を理解するため、中性粒子挙動における各過程(電離,荷電交換,弾性散乱,解離及び再結合)のダイバータ形状やプラズマ状態(接触/非接触プラズマ)に与える効果を明らかにした。

To characterize the divertor pumping for particle control in the SOL/divertor and to extrapolate to future devices, simulations using the SOLDOR/NEUT2D code are performed on JT-60U. It reproduces fairly well the neutral pressure and pumping flux in the exhaust chamber at experiment. It shows that higher pumping capability within is necessary for active particle control. In order to improve pumping capability, we analyze the inward/outward neutral flux into/from the exhaust chamber with introducing the pumping efficiency (pumping flux/generating flux). We find that the efficiency is increased by shortening the distance from pumping slot to strike point on the target or tilting the targets vertically. For the design study of JT-60SA divertor, an increase of the efficiency is indicated with narrowing the pumping slot width. To understand these phenomena, we are identifying the role of neutral processes such as ionization, charge-exchange and so on.