Kinetic effect of thermal force on impurity transport; Simulation of JT-60SA divertor with integrated divertor code SONIC

不純物輸送における温度勾配力の運動論効果; 統合ダイバータコードSONICによるJT-60SAダイバータのシミュレーション

清水 勝宏; 滝塚 知典; 川島 寿人

Shimizu, Katsuhiro; Takizuka, Tomonori; Kawashima, Hisato

トカマク型核融合炉のダイバータ板熱負荷を低減するには、ダイバータプラズマを冷却する必要がある。そのために、不純物制御法(ダイバータ領域に不純物を保持する)を確立する必要がある。この制御法確立を目指して、不純物の発生,輸送に関するシミュレーション研究を行っている。これまで、不純物輸送は、多くの場合流体モデルで扱われてきたが、われわれはモンテカルロ手法を用いた不純物輸送コードIMPMCを開発した。モンテカルロ法によるモデリングにより、運動論効果や複雑な炭化水素の解離過程を考慮することができる。今回、運動論効果に注目し、JT-60SAの非接触プラズマにおけるヘリウムの輸送について調べた。ダイバータにおけるリサイクリングを無視したときには、ヘリウムのダイバータにおける密度は、これまでの流体モデルの計算と比べて約2倍程度増大することがわかった。しかし、この効果は、リサイクリングによって、相対的に小さくなることが明らかになった。

The divertor plasma should be cooled significantly by impurities to reduce the heat load onto the divertor plate up to the permissible level in fusion reactor. To achieve enhanced radiation, the control method for impurity retention in the divertor region should be established. Aiming at this impurity control, we have investigated the impurity generation and transport. 2D multi-fluid divertor codes have been developed, where the impurity transport is solved as fluid species. On the other hand, we have developed a impurity transport modelling IMPMC based on Monte-Carlo techniques. The MC approach provides the modelling method to take into account the kinetic effect and the complex dissociation processes of hydrocarbons. Using the IMPMC, the kinetic effect of thermal force on He transport is investigated for JT-60SA detached plasma. Without the recycling process, the kinetic effect of the thermal force is found to increase the He density in the divertor region by a factor of 2, compared with the conventional (fluid) evaluation. However, the kinetic effect is masked by the recycling at the target plates.