
handle: 11250/3028519
Lengyels og Fengs modeller for energitransport i skrapelaget er vanligvis anvendt i stellaratorøyførere uten å rettferdiggjøre modellenes antagelser. Denne oppgaven presenterer et nytt rammeverk for å vurdere antagelsene til disse modellene basert på en feltlinjesporing av EMC3-EIRENE simuleringer som dekker to scenerioer med høyt og lavt strålingsnivå for total strålingsfraksjon henholdsvis $f_\mathrm{rad}=0.2$ og $f_\mathrm{rad}=0.8$. Dette rammeverket er basert på konseptet om en begrensende varmefluks ved veggkomponentene som er tiltenkt å interagere med plasmaen (mål). Vi har undersøkt feltlinjer som krysser målet ved de begrensende posisjonene og evaluert integralet av produktet av energikilder og -sluk, og transport fra en definert posisjon oppstrøms til målet. Rammeverkets mål er å fange den drivende fysikken ved toppene av målets varmeflukstetthet for å fasilitere for en prediksjon av urenhetskonsentrasjen en gitt strålingsfraksjon krever. Den globale energibalansen for simuleringene som representerer lavt og høyt strålingsnivå stemmer overens med resultatene fra Feng et al. (2021) \cite{feng2021understanding}. En viktig observasjon er at varmeflukstettheten på tvers av det magnetiske feltet er konsentrert rundt X-punktene, så en stor del av effekten blir transportert inn i den private fluksregionen. Profilene av den parallelle varmeflukstettheten langs de magnetiske feltlinjene, den globale energibalansen og the approksimerte varmeflukstetthetene på tvers av det magnetiske feltet viser at energitransporten ikke er varmeledningsdominert eller dominert av parallelle mekanismer. Det observerte energitapet fra interaksjon mellom plasmaen og nøytrale partikler er signifikant i skrapelaget og den private fluksregionen. Den effektive strålingstapsfunksjonen fra EMC3 simuleringene viser at urenhetstransport er signifikant. Integrasjonen av den effektive strålingstapsfunksjonen er ikke godt approksimert ved å anta konstant oppholdstid for urenhetene for $f_\mathrm{rad}=0.2$ fordi urenhetstransporten er en kombinasjon av transport fra lave til høye temperaturregioner, og vice versa. Lovende resultater har blitt oppnådd for $f_\mathrm{rad}=0.8$ for transport fra lave til høye temperaturregioner, som er konsistent med bevegelsen strålingsfronten har mot den siste lukkede fluksoverflaten. Feltlinjene i den private fluksregionen har kortere koblingslengder, så mindre effekt er fjernet gjennom stråling fra urenheter. Siden signifikant effekt kommer inn i den private fluksregionen gjennom transport på tvers av det magnetiske feltet kan den private fluksregionen være avgjørende for håndteringen av energitømmingen. Tapet fra oppstrømsposisjonen til målet av den parallelle elektronledende kanalen var brukt som et mål for å vurdere antagelsene fra de forenklede modellene for energitransporten i skrapelaget. Den observerte betydningen av varmekonveksjonen stemmer ikke med antagelsen om dominant varmeledningstransport siden varmekonveksjonen er signifikant, og til og med dominerende i noen regioner av skrapelaget. Den observert spredningen av varmeflukstettheten som følge av variasjonen av magnetfeltstyrken langs feltlinjene i skrapelaget er signifikant. Verdiene av dette bidraget er et øvre anslag og er veldig sensitive for integrasjonsgrensene fordi den magnetiske feltstyrken har en toroidal periodisitet. Spredningen er større i den private fluksregionen, så dette bidraget kan ikke bli ignorert og krever videre oppfølging. Ved å bruke det parallelle elektronledende tapet fra oppstrømsposisjonene til målet for å vurdere antagelsene i Lengyels og Fengs modell ga ukomplette resultater fordi det ikke fanget strålingstapet fra urenhetene. Tapet fra oppstrømsposisjonene til målet ble utledet for den totale parallelle varmeflukskanalen for å sammenligne. Resultatene viser at spredningen som følge av magnetfeltstyrkens variasjon er signifikant. Bidraget fra transport på tvers av det magnetiske feltet var observert å være signifikant for det total tapet for $f_\mathrm{rad}=0.2$, og dominant for $f_\mathrm{rad}=0.8$. Tapet fra interaksjonen mellom plasmaen og nøytrale partikler som følge av elektronkollisjoner er signifikant, og avtar for $f_\mathrm{rad}=0.8$. Dette er konsistent med resultatene ved å bruke tapet fra den parallel elektronledende kanalen. Strålingstapet fra urenehetene er bedre fanget, men viser fortsatt ikke forventningen om å dominere energitapet for $f_\mathrm{rad}=0.8$. Dermed impliserer resultatene i denne oppgaven at rammeverket som er brukt til å analysere energitransport ikke er optimalt for å skalere urenhetsstråling. Imedlertidig muligjorde analysen å identifisere de drivende transportmekanismene i skrapelaget, som bestemmer gyldihetsgraden av antagelsene i de forenklede energitransportmodellene.
| selected citations These citations are derived from selected sources. This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | 0 | |
| popularity This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network. | Average | |
| influence This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | Average | |
| impulse This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network. | Average |
