Kinetic modelling of impurity transport in detached plasma for integrated divertor simulation with SONIC (SOLDOR/NEUT2D/IMPMC/EDDY)

SONICコード(SOLDOR/NEUT2D/IMPMC/EDDY)による統合ダイバータシミュレーションに向けた非接触プラズマにおける不純物輸送の運動論モデル

清水 勝宏; 滝塚 知典; 大宅 薫*; 井内 健介*; 仲野 友英; 高山 有道*; 川島 寿人; 星野 一生

Shimizu, Katsuhiro; Takizuka, Tomonori; Oya, Kaoru*; Inai, Kensuke*; Nakano, Tomohide; Takayama, Arimichi*; Kawashima, Hisato; Hoshino, Kazuo

統合ダイバータコードSONICを開発した。モンテカルロ固有の問題を解決し、モンテカルロ不純物輸送コードIMPMCとダイバータコードSOLDOR/NEUT2Dの自己無撞着な結合に成功した。運動論効果や複雑な炭化水素の解離過程を考慮するには、モンテカルロモデリングが必要である。統合ダイバータコードは、EDDYコードとの結合をさらに行うことで、ダイバータ板における損耗/再堆積の過程を含めて不純物の輸送を調べることが可能となる。JT-60Uで観測されたX点 ダイバータのダイナミクスを調べた。シミュレーションの結果、X点近傍での大きな放射損失は、ドームからスパッタされた炭化水素によるものであることがわかった。リサイクリングがない時には、温度勾配力の運動論効果により、従来の流体による評価に比べてヘリウム圧縮が改善する。しかし、ダイバータにおけるリサイクリングによりこの効果は相対的に小さくなることがわかった。

The self-consistent coupling of a Monte Carlo (MC) impurity code IMPMC to a divertor code SOLDOR/NEUT2D has been succeeded. MC modelling is required for impurity transport in order to take into account the kinetic effect and the complex dissociation processes of hydrocarbons. The integrated divertor code SONIC enables us to investigate the details of impurity transport including erosion/redeposition processes on the divertor plates by further coupling of an MC code EDDY. The dynamic evolution of X-point MARFE observed in JT-60U is investigated. The simulation results indicate that the hydrocarbons sputtered from the dome contribute to the enhanced radiation near the X-point. The kinetic effect of thermal force on the He transport is investigated for JT-60SA detached plasmas. Without the recycling, the kinetic effect improves the helium compression, compared with the conventional (fluid) evaluation. This effect is, however, masked by the recycling at the divertor targets.