Effect of magnetic configuration on real-time wall conditioning in DIII-D - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2022

Effect of magnetic configuration on real-time wall conditioning in DIII-D

Efecto de la configuración magnética en el acondicionamiento de paredes en tiempo real en DIII-D

Effet de la configuration magnétique sur le conditionnement des parois en temps réel dans DIII-D

DIII-Dにおけるリアルタイム壁コンディショニングに対する磁気構成の影響

Efeito da configuração magnética no condicionamento de parede em tempo real em DIII-D

Влияние магнитной конфигурации на кондиционирование стен в реальном времени в DIII-D

磁结构对 DIII-D 中实时壁面调节的影响

Résumé

تكشف النمذجة باستخدام EMC3-EIRENE عن دور قوى الشوائب المتوازية ، بما في ذلك تدفقات الأيونات الرئيسية لطبقة الكشط (SOL) ، في نقل حافة المواد المحقونة والشوائب المتأينة (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). يقارن تحليل جديد حقن مسحوق الشوائب في التكوينات الفارغة المفردة السفلية DIII-D ، والعازلة العلوية المفردة ، والتكوينات الفارغة المزدوجة مع نقل حافة البلازما وترحيل الغبار ونمذجة الاجتثاث. تم حقن المواد في شكل مسحوق وحبيبات في تكوينات مختلفة للمحول لتكييف الجدار في الوقت الفعلي ، والتحكم في ELM ، وتخفيف عادم طاقة المحول في DIII-D. تؤدي التغييرات في تكوين المحول إلى إعادة اتجاه تدفقات SOL المرتبطة بقوى السحب المتغيرة التي تعمل على المادة المحقونة لصالح تكييف المكونات المواجهة للبلازما على جانب المجال المنخفض أو جانب المجال العالي. يمكن أيضًا أن تعدل التحولات Poloidal في موقع الحقن من أعماق الاختراق ومسارات المواد المحقونة في حدود البلازما. تؤثر هذه التغييرات في النهاية على الترسيب المحلي للمواد على المكونات المواجهة للبلازما ، وهو أمر بالغ الأهمية للتكييف الفعال وتجديد الطلاءات الوظيفية في سيناريوهات النبض الطويل في المستقبل.
Modeling with EMC3-EIRENE reveals the role of the parallel impurity forces, including the scrape-off layer (SOL) main ion flows, on the edge transport of injected material and ionized impurities (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). New analysis compares impurity powder injections in DIII-D lower single null, upper single null, and double null configurations with plasma edge transport and dust migration and ablation modeling. Materials in powder and granular form have been injected into various divertor configurations for real-time wall conditioning, ELM control, and divertor power exhaust mitigation at DIII-D. Changes in the divertor configuration lead to a re-direction of SOL flows associated with changing drag forces acting on the injected material favoring conditioning of plasma-facing components on either the low field side or the high field side. Poloidal shifts of the injection location can also modify the penetration depths and trajectories of injected materials in the plasma boundary. Such changes ultimately affect the local deposition of materials on plasma-facing components, which is critical for active conditioning and replenishment of functional coatings in future long-pulse scenarios.
El modelado con EMC3-EIRENE revela el papel de las fuerzas de impurezas paralelas, incluidos los flujos de iones principales de la capa de raspado (SOL), en el transporte de borde del material inyectado y las impurezas ionizadas (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). Un nuevo análisis compara las inyecciones de polvo de impurezas en configuraciones DIII-D inferior simple nulo, superior simple nulo y doble nulo con transporte de borde de plasma y modelado de migración y ablación de polvo. Se han inyectado materiales en forma de polvo y gránulos en varias configuraciones de desviadores para acondicionamiento de paredes en tiempo real, control de ELM y mitigación del escape de energía del desviador en DIII-D. Los cambios en la configuración del desviador conducen a una redirección de los flujos SOL asociados con las fuerzas de arrastre cambiantes que actúan sobre el material inyectado, lo que favorece el acondicionamiento de los componentes orientados al plasma en el lado de campo bajo o en el lado de campo alto. Los cambios poloidales de la ubicación de la inyección también pueden modificar las profundidades de penetración y las trayectorias de los materiales inyectados en el límite del plasma. Dichos cambios afectan en última instancia a la deposición local de materiales en los componentes que enfrentan el plasma, lo cual es fundamental para el acondicionamiento activo y la reposición de recubrimientos funcionales en futuros escenarios de pulso largo.
La modélisation avec EMC3-EIRENE révèle le rôle des forces d'impuretés parallèles, y compris les flux d'ions principaux de la couche de grattage (SOL), sur le transport de bord du matériau injecté et des impuretés ionisées (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). Une nouvelle analyse compare les injections de poudre d'impuretés dans les configurations DIII-D inférieur simple nul, supérieur simple nul et double nul avec le transport des bords du plasma et la migration des poussières et la modélisation de l'ablation. Des matériaux sous forme de poudre et de granulés ont été injectés dans diverses configurations de divertor pour le conditionnement des parois en temps réel, le contrôle ELM et l'atténuation de l'échappement de puissance du divertor à DIII-D. Les modifications de la configuration du divertor entraînent une redirection des flux SOL associés à des forces de traînée changeantes agissant sur le matériau injecté favorisant le conditionnement des composants face au plasma du côté bas champ ou du côté haut champ. Les déplacements poloïdaux du lieu d'injection peuvent également modifier les profondeurs de pénétration et les trajectoires des matériaux injectés dans la limite du plasma. De tels changements affectent finalement le dépôt local de matériaux sur les composants face au plasma, ce qui est essentiel pour le conditionnement actif et la reconstitution des revêtements fonctionnels dans les futurs scénarios à impulsions longues.
EMC3-EIRENE के साथ मॉडलिंग से समानांतर अशुद्धता बलों की भूमिका का पता चलता है, जिसमें स्क्रैप-ऑफ लेयर (SOL) मुख्य आयन प्रवाह शामिल है, इंजेक्शन सामग्री और आयनित अशुद्धियों के किनारे परिवहन पर (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900)। नया विश्लेषण DIII-D लोअर सिंगल नल, अपर सिंगल नल, और प्लाज्मा एज ट्रांसपोर्ट और डस्ट माइग्रेशन और एब्लेशन मॉडलिंग के साथ डबल नल कॉन्फ़िगरेशन में अशुद्धता पाउडर इंजेक्शन की तुलना करता है। पाउडर और दानेदार रूप में सामग्री को वास्तविक समय की दीवार कंडीशनिंग, ईएलएम नियंत्रण, और डीआईआईआई-डी में डायवर्टर पावर निकास शमन के लिए विभिन्न डायवर्टर कॉन्फ़िगरेशन में इंजेक्ट किया गया है। डायवर्टर कॉन्फ़िगरेशन में परिवर्तन से एसओएल प्रवाह की पुन: दिशा होती है, जो बदलते ड्रैग बलों से जुड़ी होती है, जो इंजेक्शन सामग्री पर काम करने वाले प्लाज्मा-सामना करने वाले घटकों की कंडीशनिंग या तो कम क्षेत्र की तरफ या उच्च क्षेत्र की तरफ होती है। इंजेक्शन स्थान के पोलोइडल बदलाव प्लाज्मा सीमा में इंजेक्शन सामग्री के प्रवेश गहराई और प्रक्षेपवक्र को भी संशोधित कर सकते हैं। इस तरह के परिवर्तन अंततः प्लाज्मा-सामना करने वाले घटकों पर सामग्री के स्थानीय जमाव को प्रभावित करते हैं, जो कि सक्रिय कंडीशनिंग और भविष्य के लंबे-नाड़ी परिदृश्यों में कार्यात्मक कोटिंग्स की पुनःपूर्ति के लिए महत्वपूर्ण है।
EMC3-EIRENE を使用したモデリングにより、注入された材料とイオン化された不純物のエッジ輸送における、スクレープオフ層 (SOL) の主なイオン フローを含む、平行な不純物の力の役割が明らかになります (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900)。新しい分析では、DIII-D 下部シングル ヌル、上部シングル ヌル、およびダブル ヌル構成での不純物粉末注入を、プラズマ エッジ輸送およびダスト移動およびアブレーション モデリングと比較しています。 DIII-D では、リアルタイムの壁コンディショニング、ELM 制御、およびダイバータ出力の排気軽減のために、粉状および粒状の材料がさまざまなダイバータ構成に注入されています。ダイバータ構成の変化は、注入された材料に作用する抗力の変化に関連する SOL フローの方向転換をもたらし、低電界側または高電界側のいずれかのプラズマ対向コンポーネントのコンディショニングに有利に働きます。注入位置のポロイダル シフトは、プラズマ境界で注入された材料の浸透深さと軌道を変更することもできます。このような変化は、最終的に、プラズマに面するコンポーネント上の材料の局所的な堆積に影響を与えます。これは、将来のロングパルスシナリオでの機能コーティングのアクティブなコンディショニングと補充に重要です。
A modelagem com EMC3-EIRENE revela o papel das forças paralelas de impureza, incluindo os fluxos de íons principais da camada de raspagem (SOL), no transporte de borda de material injetado e impurezas ionizadas (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). Nova análise compara injeções de pó de impureza em configurações DIII-D nulo simples inferior, nulo simples superior e nulo duplo com transporte de borda de plasma e migração de poeira e modelagem de ablação. Materiais em forma de pó e granular foram injetados em várias configurações de desvio para condicionamento de parede em tempo real, controle de ELM e mitigação de exaustão de energia de desvio no DIII-D. Mudanças na configuração do desviador levam a um redirecionamento dos fluxos SOL associados à mudança das forças de arrasto que atuam no material injetado, favorecendo o condicionamento dos componentes voltados para o plasma no lado do campo baixo ou no lado do campo alto. Os deslocamentos poloidais do local de injeção também podem modificar as profundidades e trajetórias de penetração dos materiais injetados no limite do plasma. Essas mudanças afetam, em última análise, a deposição local de materiais nos componentes voltados para o plasma, o que é crítico para o condicionamento ativo e reposição de revestimentos funcionais em futuros cenários de pulso longo.
Моделирование с помощью EMC3-EIRENE выявляет роль параллельных сил примесей, включая потоки основных ионов в скребковом слое (SOL), на краевой транспорт инжектированного материала и ионизированных примесей (F. Effenberg et al. 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). Новый анализ сравнивает впрыск порошка примесей в конфигурациях нижнего одинарного нуля, верхнего одиночного нуля и двойного нуля DIII-D с переносом края плазмы, миграцией пыли и моделированием абляции. Материалы в виде порошка и гранул были введены в диверторы различных конфигураций для кондиционирования стенок в режиме реального времени, управления ELM и смягчения последствий выброса мощности дивертора на DIII-D. Изменения в конфигурации дивертора приводят к перенаправлению потоков SOL, связанному с изменением сил сопротивления, действующих на инжектируемый материал, в пользу кондиционирования компонентов, обращенных к плазме, либо со стороны слабого поля, либо со стороны сильного поля. Полоидальные сдвиги места инжекции также могут изменять глубину проникновения и траектории инжектируемых материалов на границе плазмы. Такие изменения в конечном итоге влияют на локальное осаждение материалов на компонентах, обращенных к плазме, что имеет решающее значение для активного кондиционирования и пополнения функциональных покрытий в будущих сценариях с длинными импульсами.
Kuunda muundo wa EMC3-EIRENE hufichua dhima ya nguvu za uchafu sambamba, ikiwa ni pamoja na safu ya ioni kuu ya kukwarua (SOL) mtiririko, kwenye ukingo wa usafirishaji wa nyenzo zilizodungwa na uchafu wa ioni (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. na Energy). 26 100900). Uchanganuzi mpya unalinganisha sindano za poda ya uchafu katika DIII-D ya chini ya null moja, null moja ya juu, na usanidi usiofaa mara mbili na usafiri wa ukingo wa plasma na uhamiaji wa vumbi na uundaji wa ablation. Nyenzo katika umbo la poda na punjepunje zimedungwa katika usanidi mbalimbali wa kigeuzi kwa uwekaji ukuta wa wakati halisi, udhibiti wa ELM, na upunguzaji wa moshi wa kigeuza umeme kwenye DIII-D. Mabadiliko katika usanidi wa kigeuzi husababisha mwelekeo mpya wa mtiririko wa SOL unaohusishwa na kubadilisha nguvu za buruta zinazotenda kwenye nyenzo iliyodungwa inayopendelea uwekaji wa vipengele vinavyotazamana na plasma kwenye upande wa uga wa chini au upande wa uga wa juu. Mabadiliko ya poloidal ya eneo la sindano pia yanaweza kurekebisha kina cha kupenya na trajectories ya vifaa vilivyochomwa kwenye mpaka wa plasma. Mabadiliko kama haya hatimaye huathiri uwekaji wa ndani wa nyenzo kwenye vipengele vinavyoangalia plasma, ambayo ni muhimu kwa urekebishaji amilifu na kujaza tena mipako tendaji katika hali za siku zijazo za mapigo marefu.
Awoṣe pẹlu EMC3-EIRENE ṣe afihan ipa ti awọn ipa aiṣedeede ti o jọra, pẹlu awọn ṣiṣan ion akọkọ ti Layer-pipa (SOL), lori gbigbe eti ti ohun elo itasi ati awọn impurities ionized (F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900). Onínọmbà tuntun ṣe afiwe awọn abẹrẹ iyẹfun idọti ni DIII-D kekere ẹyọkan asan, oke ẹyọkan, ati awọn atunto asan meji pẹlu gbigbe eti pilasima ati ijira eruku ati awoṣe ablation. Awọn ohun elo ti o wa ninu lulú ati fọọmu granular ti ni itasi sinu ọpọlọpọ awọn atunto olutọpa fun didimu ogiri akoko gidi, iṣakoso ELM, ati idinku eefin agbara oludari ni DIII-D. Awọn iyipada ninu iṣeto oludari naa yorisi itọsọna atunṣe ti awọn ṣiṣan SOL ti o ni nkan ṣe pẹlu iyipada awọn ipa fifa ti n ṣiṣẹ lori ohun elo abẹrẹ ti o ṣe itẹwọgba mimu ti awọn paati ti nkọju si pilasima ni boya ẹgbẹ aaye kekere tabi ẹgbẹ aaye giga. Awọn iṣipopada Poloidal ti ipo abẹrẹ le tun yipada awọn ijinle ilaluja ati awọn itọpa ti awọn ohun elo itasi ni aala pilasima. Iru awọn iyipada nikẹhin ni ipa lori ifisilẹ agbegbe ti awọn ohun elo lori awọn paati ti nkọju si pilasima, eyiti o ṣe pataki fun imudara ti nṣiṣe lọwọ ati imudara awọn ohun elo ti iṣẹ ṣiṣe ni awọn oju iṣẹlẹ gigun-pupọ iwaju.
使用 EMC3-EIRENE 建模揭示了平行杂质力(包括刮除层 (SOL) 主离子流)对注入材料和电离杂质的边缘传输的作用(F. Effenberg et al 2021 Nucl. Mater. and Energy 26 100900)。新的分析比较了 DIII-D 下单空、上单空和双空配置中的杂质粉末注入与等离子体边缘传输和灰尘迁移和烧蚀建模。粉末和颗粒形式的材料已被注入到各种偏滤器配置中,用于 DIII-D 的实时壁面调节、ELM 控制和偏滤器功率排放缓解。偏滤器配置的变化导致 SOL 流动的重新定向,这与作用在注入材料上的改变的阻力相关联,有利于在低场侧或高场侧调节面向等离子体的组件。注入位置的极向位移也可以改变等离子体边界中注入材料的穿透深度和轨迹。这种变化最终会影响材料在面向等离子体的组件上的局部沉积,这对于未来长脉冲场景中功能涂层的主动调节和补充至关重要。
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03825774 , version 1 (28-11-2022)

Licence

Identifiants

  • HAL Id : hal-03825774 , version 1

Citer

Florian Effenberg, Alessandro Bortolon, Federico Nespoli, Darin R. Ernst, Heinke G. Frerichs, et al.. Effect of magnetic configuration on real-time wall conditioning in DIII-D. 4th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics, Oct 2022, Spokane, WA, United States. , 2022, Bulletin of the American Physical Society. ⟨hal-03825774⟩
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