2020-08-12Hailong Du 2020 NME

2020-08-13 本文已影响0人锅炉工的自我修养

Exploring SF- in-out asymmetry and detachment bifurcation in HL-2M with E $\times$ B by SOLPS

Abstract

1. 考虑电漂移，忽略此漂移
1. 径向电漂移（ $E_{pol} \times B$ ）显著影响内外不对称性，由于高校的碳屏蔽和热流耗散
1. 径向电漂移可以增加极向电漂移
1. 四个影响因素：电漂移，碳杂质，正场，极向反常输运系数
1. 脱靶分歧的根本原因在正场情况下，电子温度， $E \times B$ , 碳辐射损失的相互影响
1. 脱靶分歧可以通过减弱他们之间的反应减少或者移除
1. 时间依赖的脱靶分歧在本文被模拟

Introduction

1. 下外靶板电子经常会出现从20eV迅速降低到2eV。可控的部分脱靶可能面临挑战。
1. 本文关注，SF-内外不对称性和detachment bifurcation

- 3. SD的detachment bifurcation已经被研究。

1. 模拟工作在UEDGE 和SOLPS中被使用
1. 电漂移是影响detachment bifurcation的关键因素
1. 电漂移和其他物理因素相关：径向输运，杂质分布，辐射损失，正场、反场
1. detachment bifurcation发现需要的条件：H mode较大的径向输运势垒、正场、电漂移和杂质辐射
1. 电漂移包括： $E_{r}\times B,E_{pol}\times B$ 分量，可驱动大量的粒子从下外靶板向内靶板漂移（H mode，正场，SD）。
1. 功率和粒子流存在明显的内外不对称性
1. 杂质也会从外靶板向内靶板驱动，通过由于 $E\times B$ 流和背景的摩擦力。内外不对称性会进一步加强。
1. 外靶板电子温度降低缓慢，且平滑
1. DIII-D实验发现，显著的外靶板电子温度的分段下降
1. 极向电漂移虽然不能直接驱动粒子从LOTP想LITP，可以驱动粒子从common flux region 到PFR（normal - $B_{t}$ ）沿着外靶板径向，然后径向漂移驱动进入内靶板
1. 极向电漂移依赖极向电子温度梯度，和等离子体静压力通过电子动量平衡方程。
1. 研究表明SF-可以显著提升杂质屏蔽和靠近靶板的能量耗散。
1. 根据两点模型，靶板电子温度强烈依赖平行热流，因此在靶板附近电子温度梯度和静压力SF-更大
1. 因此 $E\timesB$ 对SFD的影响会更大。
1. 因此detachment bifurcation in SFD可能和SD的不同。
1. 本文探究 $E\times B$ 的影响，以及SF的对detachment bifurcation的影响。

Modeling inputs

1. 12MW
1. 在SD中，detachment bifurcation和径向输运相关
1. 在循环系数0.96，对应的抽气速率为53.08 $m^{3}/s$
1. 只考虑电漂移
1. $\nabla B \times B$ 向下。

Effect of $E\times B$ on SF- in-out asymmetry

1. 内靶板不能有效的屏蔽杂质，由于开放的结构
1. 在不考虑 $E\times B$ 的情况下，碳杂质主要聚集在外靶板。
1. 在打开电漂移的情况下，外靶板的杂质含量以及电子温度比内靶板的大，外靶板的垂直热流从1.5显著增加到7.5 $MW.m^{-2}$
1. 主要原因是电漂移可以驱动大量的粒子从外靶板到内靶板
  
  image.png
1. 在考虑 $E\times B$ 后外靶板径向温度梯度非常小，极向电漂移非常大，由于强烈的极向温度梯度和静压力
1. 极向电漂移在外靶板推动粒子从CFR到PFR，CFR电子温度增加，PFR（LOTP）电子温度降低，因此初始的径向温度梯度以及径向漂移速度轻微增加。
1. 增加的径向漂移可以进一步驱动粒子在LOTP的PFR进入CFR。
1. 由于LOTP $n_{C}，T_{e}$ 的降低，径向温度梯度和径向票一流增加
  image.png
1. 此外更大的径向漂移流驱动更多的粒子从外靶板到内靶板。
1. 这个正反馈过程会导致外靶板电子温度和垂直热流更高，由于径向漂移和极向漂移的影响。

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