We present numerical simulation studies on impurity seeding using nitrogen, neon, and argon gases. These impurity gases are ionized by the electron impact ionization. These ions can be at multiply ionized states, recombine again with the plasma electrons, and radiate energy. The radiation losses are estimated using a non-coronal equilibrium model. A set of 2D model equations to describe their self-consistent evolution are derived using interchange plasma turbulence in the edge and SOL regions and solved using BOUT++. It is found that impurity ions (with single or double-positive charges) move in the inward direction with a velocity ∼0.02csso that these fluxes are negative. These fluxes are analyzed for different strengths of an effective gravity that help to understand the impurity ion dynamics. Increased gravity shows an accumulation of certain charged species in the edge region. The radiation loss is seen to have a fluctuation in time with frequency 5–20 kHz that closely follows the behavior of the interchange plasma turbulence. The simulation results on the radiated power and its frequency spectrum compare favourably with observations on the Aditya-U tokamak. The negative fluxes of the impurity ions, their dynamics in the edge region, and the fluctuating nature of the radiation loss are the most important results of this work.
不純物シーディングに関する数値シミュレーション研究を、窒素、ネオン、およびアルゴンガスを用いて提示する。これらの不純物ガスは、電子衝突電離によって電離される。これらのイオンは多価電離状態にあり得、プラズマ電子と再結合し、エネルギーを放射する。放射損失は、非コロナ平衡モデルを用いて評価される。それらの自己無撞着な発展を記述するための一連の2次元モデル方程式は、エッジおよびSOL領域における交換型プラズマ乱流を用いて導出され、BOUT++を用いて解かれる。不純物イオン（単価または二価の正電荷を持つもの）は、速度∼0.02csで内側方向に移動し、その結果これらのフラックスは負となることが見出された。これらのフラックスは、不純物イオン動力学の理解に役立つ有効重力の異なる強度について解析される。重力の増加は、エッジ領域における特定の荷電種の蓄積を示す。放射損失は、周波数5〜20kHzの時間変動を示し、これは交換型プラズマ乱流の挙動に密接に追従する。放射パワーおよびその周波数スペクトルに関するシミュレーション結果は、Adityaトカマクにおける観測と良好に一致する。不純物イオンの負のフラックス、エッジ領域におけるそれらの動力学、および放射損失の変動特性は、本研究の最も重要な結果である。