EAST边界等离子体SOLPS5.0模拟分析 刘晓菊 2015-06-20

ELM-free and ELM H-mode的模拟（LSN） 主要工作 纯欧姆炮的模拟（DDN） 充气及脱靶的模拟（CDN） ELM-free and ELM H-mode的模拟（LSN） 1

一、纯欧姆炮的模拟：纯欧姆炮——41587 Solps5.0=B2.5+Eirene，即二维（极向-径向）的多流体模拟程序B2.5 与三维的monte-carlo的动力学程序EIRENE的耦合。主要用于偏滤器 设计和边界等离子体行为的模拟及预测。 Shot41587，物理网格 实验参数 6.0s， CDN ，纯欧姆放电； Poh~260kW； ne~1.5e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL~260kW, 能量均分； nsep~2.3e18m-3； D~0.4m2/s, χ~2.0m2/s; 考虑了物理化学溅射，其中化学溅射产额率为2%； 计算网格:76x18。 2

模拟结果比较 一、纯欧姆炮的模拟： Solps5.0与EMC3-EIRENE的比较 误差的可能原因： 1）探针测量误差 偏滤器靶板密度温度分布 误差的可能原因： 1）探针测量误差 2）EFIT反演磁面误差 要充分结合模拟和实验进行研究 分析，合理可靠的实验参数十分 关键。 3

二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383 Shot41383，物理网格 实验参数 4.4s，CDN，低杂波和欧姆加热； Pin~2MW； ne~4.0e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL=1.6MW, 能量均分； nsep=1.2e19m-3； D~0.3m2/s, χ~1.0m2/s; 考虑了物理化学溅射，其中化学溅射产额率为3%； 计算网格:74x18。 计算区域 Core区 SOL区 径向 9 极向 12+14 4*12 4

模拟结果——不同充气速率下LO靶板参数比较 二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383 模拟结果——不同充气速率下LO靶板参数比较 5

模拟结果——不同充气速率下的Zeff 二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383 充气位置：下dome区。 充气后，Zeff在下偏滤器增加较明显，平均zeff从1.06增大到1.56。 5

二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383 模拟结果——不同充气速率下的线辐射率 6

模拟结果——ballooning 效应@Ar puff rate=5e21 Ballooning effect in SOLPS： β · (Bref/Blocal)α, β：调整参数， α气球模参数。 考虑了ballooning效应后，内外不对称性明显增强。 7

三、H-mode模拟：ELM-free——49825 Shot49825，物理网格 实验参数 27s，LSN，低杂波和欧姆加热； Pin~2MW； ne~3.0e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL=1.2MW, 能量均分； nsep=1.2e19m-3； 考虑了物理化学溅射，其中化学溅 射产额率为3%； 计算网格:64x24。 计算区域 Core区 SOL区 径向 12 极向 36 12+16 8

三、H-mode模拟：ELM-free——49825 模拟结果——L-mode 和H-mode下的中平面参数比较 9

模拟结果——L-mode 和H-mode 下divertor参数比较 三、H-mode模拟：ELM-free——49825 模拟结果——L-mode 和H-mode 下divertor参数比较 H模下，密度下降，而温度增大。靶板热流减小约8%。 10

模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-I 三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-I 200 μs 11

模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-II 三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-II 12

模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-I 三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-I 相比于inter-ELM，在ELM时密度相当，而温度显著增大。 13

模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-II 三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-II 相比于inter-ELM，在ELM时靶板热流峰值约增加50%以上。 14

谢谢！

二、边界数值模拟相关工作：Solps5.0程序与EMC3-EIRENE的比较 EMC3-EIRENE，即三维边界Monte-Carlo模拟程序。主要用于边界三物理问题的模拟。 模拟结果比较 实验参数 中平面SOL区密度温度分布 6.0s，LSN，纯欧姆放电； Poh~260kW； ne~1.5e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL~260kW, 能量均分； nu~0.5e19m-3； D~0.4m2/s, χ~2.0m2/s; 计算网格:72x20; 偏滤器靶板密度温度分布 计算区域 Core区 SOL区 径向 10 极向 48 12+12 误差的可能原因： 1）探针测量误差 2）EFIT反演磁面误差 要充分结合模拟和实验进行研究分 析，合理可靠的实验参数十分关键。 -1