The transport of particles and energy through a high recycling divertor scrape-off layer (SOL) in a tokamak is studied via a kinetic transport model. This model combines particle-in-cell (PIC) methods with Monte Carlo algorithms which simulate Coulomb collisions and charged/neutral interactions (charge exchange and electron impact ionization). The resulting transport code provides a fully kinetic description of transport and potential formation in a single spatial dimension (along the open field lines of the SOL) and two velocity components (parallel and perpendicular to those field lines). Plasma transport in the SOL system is modelled as a function of neutral particle recycling. The level of neutral recycling is varied by changing the average ionization frequency 〈νion〉 relative to the average Coulomb collision frequency 〈νc〉 over the range 0 ≤ ν' ≤ 0.25, with ν' ≡ 〈νion〉/〈νc〉. This study indicates that the plasma flow velocity, temperature and total kinetic energy flux decrease as the level of neutral particle recycling is increased. The variation of other transport quantities with neutral recycling intensity is presented, and the results are compared with those from other SOL transport models.
トカマクにおける高リサイクリングダイバータ・スクレイプオフ層（SOL）を通じた粒子およびエネルギーの輸送を、運動論的輸送モデルを用いて研究する。このモデルは、粒子セル（PIC）法と、クーロン衝突および荷電粒子・中性粒子間相互作用（電荷交換および電子衝突電離）をシミュレートするモンテカルロアルゴリズムを組み合わせたものである。得られた輸送コードは、単一の空間次元（SOLの開放磁力線に沿った方向）および2つの速度成分（磁力線に平行および垂直な方向）における輸送と電位形成の完全な運動論的記述を提供する。SOL系におけるプラズマ輸送は、中性粒子リサイクリングの関数としてモデル化される。中性粒子リサイクリングのレベルは、平均電離周波数〈νion〉と平均クーロン衝突周波数〈νc〉の比ν' ≡ 〈νion〉/〈νc〉を0 ≤ ν' ≤ 0.25の範囲で変化させることにより調整される。この研究は、プラズマ流速、温度、および総運動エネルギー束が、中性粒子リサイクリングのレベルの増加に伴って減少することを示している。他の輸送量のリサイクリング強度に対する変化も提示され、その結果は他のSOL輸送モデルによるものと比較される。