Modelling dust transport in DIII-D with DTOKS-Upgrade
Modelling dust transport in DIII-D with DTOKS-Upgrade
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使用 DTOKS-Upgrade 对 DIII-D 中的粉尘输送进行建模
DOI：
10.1088/1361-6587/abdb8b
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发表时间：
2021
影响因子：
2.2
通讯作者：
Simons L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Simons L
全面升级的尘埃运输代码尘埃TOKamaks（DTOKS），扩展等离子体尘埃相互作用模型，并与最近的测量尘埃运输DIII-D。模拟纳入石墨粉尘的物理性质与温度和大小在一个固定的等离子体背景的变化表明，由于主要是热膨胀的寿命大幅下降。53尘埃颗粒的轨迹，确定从两个类似的镜头拍摄的可见光摄像机数据的分析，用于测量尘埃粒子的速度分布。尘埃轨迹主要终止于偏滤器外撞击点，平均观测时间为2.1±0.4 ms。使用OEDGE生成的等离子体模拟，对DTOKS-U进行的DIII-D托卡马克中的200个石墨尘埃粒子的随机建模发现了类似的行为，粒子在靠近外撞击点的区域获得正电荷后迅速烧蚀，形成中性碳原子的急性来源。模拟的平均寿命为11±2 ms，当通过考虑尘埃能见度并忽略最长轨迹1.5±0.2 ms进行校正时，与实验观察结果大致一致。将DTOKS-U的结果与可视化软件Calcam耦合产生的合成诊断数据为验证模拟和预测计算尘埃动力学提供了一个强大的新工具。
Comprehensive upgrades to the dust transport code Dust in TOKamaks (DTOKS) that extend the plasma-dust interaction model are presented and compared with recent measurements of dust transport in DIII-D. Simulations incorporating variation in physical properties of graphite dust with temperature and size in a stationary plasma background suggest a substantial decrease in lifetimes due principally to thermal expansion. The trajectories of 53 dust grains identified from analysis of visible camera data taken across two similar shots were used to measure the dust particle velocity distributions. Dust tracks terminated mostly at the outer divertor strike point having a mean observation time of 2.1±0.4 ms. Stochastic modelling of 200 graphite dust particles in the DIII-D tokamak performed with DTOKS-U using plasma simulations generated by OEDGE found similar behaviour, with particles ablating rapidly after acquiring a positive charge in the region close to the outer strike point, creating an acute source of neutral carbon atoms. The simulated mean lifetime, 11±2 ms, showed approximate agreement with experimental observation when corrected by accounting for dust visibility and ignoring the longest trajectories 1.5±0.2 ms. Synthetic diagnostic data generated from coupling the results of DTOKS-U with the visualisation software Calcam offers a powerful new tool for validation of simulations and predictive calculations of dust dynamics.
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