Fluid transport modeling in three-dimensional boundaries of toroidal confinement devices is reviewed with the emphasis on a Monte-Carlo approach to simulate detached plasmas. The loss of axisymmetry in such configurations presents a major challenge for numerical implementation of the standard fluid model widely applied to fusion experimental devices. A large-scale effort has been made to address this problem under complementary aspects including different magnetic topologies and numerical techniques. In this paper, we give a brief review of the different strategies pioneered and the challenges involved. A more detailed description is provided for the Monte-Carlo code—EMC3-Eirene, where the physics model and the basic idea behind the applied Monte-Carlo method are presented. The focus is put on its applications to detachment studies for stellarators and tokamaks. Here, major achievements and difficulties encountered are described. Model limitations and further development plans are discussed.
トロイダル閉じ込め装置における三次元境界での流体輸送モデリングを概説し、特に非接触プラズマをシミュレートするためのモンテカルロ法に焦点を当てる。このような配位における軸対称性の喪失は、核融合実験装置に広く適用されている標準的な流体モデルの数値的実装にとって大きな課題となる。この問題に対処するため、異なる磁気トポロジーや数値手法を含む相補的な側面から大規模な努力がなされてきた。本論文では、これまでに開拓されたさまざまな戦略とそれに伴う課題を簡潔にレビューする。さらに、モンテカルロコードEMC3-Eireneについて詳細に説明し、そこで採用されている物理モデルとモンテカルロ法の基本概念を示す。特に、ステラレータとトカマクにおける非接触プラズマ研究への応用に焦点を当てる。ここでは、達成された主な成果と遭遇した困難について述べる。最後に、モデルの限界と今後の発展計画について議論する。