8
Computational Modeling of the Edge Plasma Transport Phenomena 201
8.1 Transport Modeling of the Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.1.1
Model Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8.1.2
Parallel Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.1.3
Cross-Field Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.2 Neutral Transport Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.2.1
Fluid Description of Neutrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
8.2.2
Monte-Carlo Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.2.3
Coupling to the Plasma Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8.3 Selection of Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.3.1
Boundary Conditions at the Targets . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.3.2
Boundary Conditions at the Core Boundary . . . . . . . . . . 212
8.3.3
Boundary Conditions at the “Radial” Edges
of the Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.3.4
Fueling Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.4 Physics Results and Model Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.4.1
2D Transport Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.4.2
Modeling the 3D Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
8.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
9
Physics of Some Edge Plasma Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.1 MARFE and Poloidaly Symmetric Plasma Detachment . . . . . . . . 229
9.2 Self-Sustained Divertor Plasma Oscillations . . . . . . . . . . . . . . . . 234
9.3 Divertor Plasma Detachment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
9.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10 Conclusions and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Contents
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Computational Modeling of the Edge Plasma Transport Phenomena 201
8.1 Transport Modeling of the Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.1.1
Model Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8.1.2
Parallel Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.1.3
Cross-Field Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.2 Neutral Transport Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.2.1
Fluid Description of Neutrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
8.2.2
Monte-Carlo Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.2.3
Coupling to the Plasma Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8.3 Selection of Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.3.1
Boundary Conditions at the Targets . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.3.2
Boundary Conditions at the Core Boundary . . . . . . . . . . 212
8.3.3
Boundary Conditions at the “Radial” Edges
of the Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.3.4
Fueling Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.4 Physics Results and Model Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.4.1
2D Transport Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.4.2
Modeling the 3D Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
8.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
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Physics of Some Edge Plasma Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.1 MARFE and Poloidaly Symmetric Plasma Detachment . . . . . . . . 229
9.2 Self-Sustained Divertor Plasma Oscillations . . . . . . . . . . . . . . . . 234
9.3 Divertor Plasma Detachment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
9.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10 Conclusions and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Contents
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