For the sustainable operation of future fusion devices such as ITER and DEMO, control of the heat flux entering the divertor target is essential. One of the proposed methodologies for this is the achievement of a diverter-plasma detachment state, defined as a significant reduction in the energy and momentum of the plasma in the divertor region. Among the various methodologies proposed for divertor-plasma detachment, the injection of a control gas to lead to energy and momentum dispersion through radiation power in the divertor region has been studied as the important option.
In this paper, among the various control gas injection experiments conducted at KSTAR, the experiment in which the divertor-plasma detachment was achieved by injecting argon control gas was reproduced using SOLPS-ITER code and the characteristics of the divertorplasma detachment were analyzed. This confirms that the argon control gas injection plays a crucial role in the diverter plasma separation process and that the change in radiation distribution is due to the change in electron temperature, not the distribution of argon. It was also found that the change in argon distribution occurred with the increase in argon injection amount and fuel gas injection amount
ITER 및 DEMO 등의 미래 핵융합 장치의 지속 가능한 운전을 위해서는 디버터 타겟으로 입사하는 열속에 대한 제어가 필수적이다. 이를 위한 방법론 중 하나로서 디버터 영역에서의 플라즈마의 에너지 및 운동량의 심대한 감소로 정의되는 디버터-플라즈마 분리 상태의 달성이 제시되고 있다. 디버터 플라즈마 분리를 위해 제시된 다양한 방법론 중에서도 제어 개스를 주입하여 특히 디버터 영역에서의 방사파워 증가를 통해 에너지 및 운동량의 분산을 이끌어내는 것이 주요한 방법론으로서 연구되어 왔다.
본 논문에서는 KSTAR 에서 진행된 다양한 제어 개스 주입 실험 중, 아르곤 제어가스를 주입하여 디버터-플라즈마 분리를 달성해낸 실험을 SOLPS-ITER 코드를 이용해 재현하고, 디버터-플라즈마 분리현상의 특성을 분석했다.이를 통해 아르곤 제어개스 주입이 디버터 플라즈마 분리 과정에 결정적인 역할을 수행했으며, 방사분포의 변화가 아르곤의 분포가 아닌 전자온도의 변화 때문임을 확인하였다. 또한 아르곤 주입량 및 연료 개스 주입량의 증가에 따라 아르곤 분포의 변화가 발생함을 확인하였다
