Данная работа посвящена численному моделированию кодом SOLPS-ITER и физическому анализу разрядов с напуском  излучающих примесей аргона (Ar) и азота (N) и неона (Ne) в условиях H-режима для токамаков ASDEX Upgrade и ITER. Показано, что Ar и N хорошо удерживаются в диверторе, что объясняется почти одинаковыми значениями первого потенциала ионизации Ar и N по сравнению с Ne. Также, показано, что количество напускаемой примеси (измеряемое как скорость газонапуска в атомах/с, или как усредненная плотность примеси на сепаратрисе), необходимое для достижения одинаковых условий в диверторе, ниже для Ar, чем для N ввиду более высокой эффективностью излучения Ar. При доле излучаемой мощности в расчетной области порядка 50%, что достаточно для достижения режима частичного отрыва на внешней диверторной пластине в обоих устройствах, потери излучения из области удержания для расчета ИТЭР с напуском Ar остаются достаточно малыми - около 6%. Усредненная концентрации Ar на сепаратрисе составляет 0,4%, что заметно меньше, чем у N и Ne. Таким образом, с точки зрения уменьшения мощности на диверторных пластинах, моделирование кодом SOLPS-ITER демонстрирует, что Ar может быть подходящей альтернативной излучающей примесью для токамака-реактора ИТЭР. В данной работе также предложена простая аналитическая модель для оценки профиля электронной температуры в экваториальной плоскости на внешнем обводе в токамаке. Показано, что профиль электронной температуры может быть аппроксимирован степенной функцией от радиальной координаты при постоянных коэффициентах поперечного переноса. Полученный профиль дает более медленный радиальный спад по сравнению с экспоненциальной аппроксимацией, которая широко используется для оценки электронной температуры в экваториальной плоскости. Показано, что полученные аналитические профили согласуются с профилями, полученными в моделировании для токамаков ITER, JET и ASDEX-Upgrade. Они также согласуются с экспериментальными профилями Томсонскового рассеяния с токамаков JET и ASDEX-Upgrade. Анализ на основе моделирования SOLPS-ITER показывает, что учет более сложных эффектов, таких как обмен энергией с ионами, конвективный перенос энергии и т. д. может изменить количественно полученное решение внося поправки порядка единицы, но не изменит его качественно.

The given work is devoted to numerical modelling and analysis of Ar, N and Ne seeded discharges for H-mode conditions on ASDEX Upgrade and for burning plasmas on ITER. It is shown that Ar and N are well retained in the divertor, and the number of radiating impurities (measured as the seeding rate atom/s and as the average impurity density at the separatrix) needed to achieve the same conditions in the divertor is lower for Ar than for N. This is due to almost equal values of the first ionization potential of Ar and N in comparison with Ne and the higher radiation efficiency of Ar. With a fraction of radiating power in the simulation domain of about 50%, which is sufficient to achieve a partial detachment at the outer divertor target for both machines, the radiation losses from the confinement region for ITER with Ar are small, about 6%. The average Ar concentration at the separatrix is 0.4%, which is noticeably lower than for N and Ne. Thus, in terms of outer divertor target power handling, simulations by SOLPS-ITER code demonstrate that Ar can be a alternative radiative impurity for the ITER tokamak-reactor. In this work also a simple analytical model for estimation of the electron temperature profile in the tokamak outer midplane (OMP) is suggested. It is shown that the electron temperature profile can be approximated by a power function of the radial coordinate for constant radial transport coefficients. The obtained profile gives a slower radial decay compared to the exponential approximation, which is widely used to estimate the OMP electron temperature. It is shown that this analytical solution is in good agreement with simulation profiles for ITER, JET and ASDEX-Upgrade (AUG). They also agree with the experimental Thomson scattering profiles from the JET and ASDEX-Upgrade. Analysis based on SOLPS-ITER simulations shows that accounting of more complex effects, such as energy exchange with ions, convective energy fluxes, etc. can change the quantitatively obtained solution of the order of unity but will not change it qualitatively.