SOL-divertor plasma simulations introducing anisotropic temperature with virtual divertor model

仮想ダイバータモデルと非等方温度を導入したSOL-ダイバータプラズマシミュレーション

東郷 訓*; 滝塚 知典*; 中村 誠; 星野 一生; 小川 雄一*

Togo, Satoshi*; Takizuka, Tomonori*; Nakamura, Makoto; Hoshino, Kazuo; Ogawa, Yuichi*

仮想ダイバータモデルと非等方イオン温度を導入した1D SOL-ダイバータプラズマシミュレーションコードを開発した。非等方イオン温度を導入することにより、運動量輸送方程式の2階微分イオン粘性項を排除できた。その結果として、ダイバータ板での境界条件は不要となった。ダイバータとシースを模擬するために、仮想ダイバータモデルを導入した。これは粒子、運動量、エネルギーについての人為的なシンク項として記述する。仮想ダイバータモデルの導入により、数値計算上取り扱いが容易な周期境界条件の適用が可能になった。このモデルを用いて、ボーム条件を満足するようなSOL-ダイバータプラズマをシミュレートすることができた。イオン温度の非等方性の規格化平均自由行程への依存性、Braginskii形式のイオン粘性の妥当性についても調べた。

A 1D SOL-divertor plasma simulation code introducing the anisotropic ion temperature with virtual divertor model has been developed. By introducing the anisotropic ion temperature directly, the second-derivative parallel ion viscosity term in the momentum transport equation can be excluded and the boundary condition at the divertor plate becomes unnecessary. In order to express the effects of the divertor plate and accompanying sheath implicitly, the virtual divertor model has been introduced which has an artificial sinks of particle, momentum and energy. The virtual divertor model makes the periodic boundary condition available. By using this model, SOL-divertor plasmas satisfying the Bohm condition has been successfully obtained. Also investigated are the dependence of the ion temperature anisotropy on the normalized mean free path of ion and the validity of the approximated parallel ion viscosity for the Braginskii expression and the limited one.