利用二维静电湍流代码模拟EAST H模等离子体及ITER 15 MA基线情形的刮削层功率宽度
等离子体物理
2022-05-26 v3
摘要
刮削层功率宽度（\lambda_q）是表征偏滤器热负荷的重要参数。近年来已开展诸多实验、理论与数值研究。本文中，二维静电湍流代码BOUT-HESEL首次被升级以模拟H模等离子体。该代码针对先前实现与实验进行了验证。模拟得到的\lambda_q与EAST H模放电的Eich标度律吻合良好。该代码被用于模拟ITER 15MA基线情形。ITER模拟揭示径向粒子/热输运由团状输运主导，并预测\lambda_{q,ITER} = 9.6 mm，远大于Eich标度律的预测值。基于EAST修正情形，提出了一种估计的HESEL H模标度律，\lambda_q=0.51R_c^1.1B_t^(-0.3)q_95^1.1。该标度律预测\lambda_{q,ITER} = 9.3 mm，与ITER情形惊人地吻合。结合Eich标度律数据库中的基本参数进一步研究表明，Eich标度律中缺失的关于装置尺寸（Rc）的正标度依赖，在当前装置中被关于环向磁场（Bt）的负标度依赖所掩盖。然而ITER并非如此，这解释了为何近期研究及本文中的模拟能复现当前装置的Eich标度律，却预测出大得多的ITER \lambda_q。根据模拟结果，\lambda_q对Rc的强正标度依赖源于：增大装置尺寸时通过增加平行连接长度减缓平行热输运，以及增强径向ExB湍流热输运的共同作用。
引用
@article{arxiv.2203.09039,
title = {Simulations of scrape-off layer power width for EAST H-mode plasma and ITER 15 MA baseline scenario by 2D electrostatic turbulence code},
author = {X. Liu and A. H. Nielsen and J. J. Rasmussen and V. Naulin and L. Wang and R. Ding and J. Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.09039},
year = {2022}
}
备注
28 pages, 15 figures, 3 tables