磁気面が壊れたコアからエッジにわたる領域のタングステン不純物輸送シミュレーション

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共鳴摂動磁場（RMP）により磁気面が壊れているエッジにおける不純物のクーロン衝突輸送に対して、磁場の3次元性と電場の効果に焦点を当てて引き続き研究を推進している。ここで、不純物の数密度は背景プラズマと比べ10万分の1以下であり、trace impurity approximationが成立していることを仮定している。最近の研究動向として、周辺領域における乱流現象が急速に注目を集めるようになり、本研究においても不純物輸送に対する乱流効果に関する考察が必要となってきた。そこで、準定常状態における背景プラズマの乱流などの集団現象による電磁場の時間的揺らぎの効果を不純物イオンの運動方程式における有限な大きさのノイズと解釈して扱う輸送モデリングの検討を行った。確率論の定理を応用することで、速度空間のみで不純物分布関数を考えた場合、分布の時間発展に有限な大きさのノイズが加えられても、まったく影響を与えないことが示される。これは、ある条件下で伊藤拡散過程と伊藤過程が法則の意味で一致することから言えるのであるが、粒子のブラウン運動的なランダムウォークを引き起こすクーロン衝突の効果からくる性質が、その結果と深く関係している。その理解の下で、速度空間だけでなく配置空間も考慮して、5次元位相空間における分布の時間発展を記述する運動論方程式に関しては、どのような影響を与えるのか、考察を行った。その結果、有限な大きさのノイズは、5次元位相空間における不純物分布関数のアンサンブル平均の時間発展に対して影響を与えないという理論的成果を得た。不純物輸送のモデリングに対する数理的な理解が進み、その理解に基づいて、コード開発を進めている。