An asymmetry particle trapping caused by the finite banana width of alpha particles and a current produced by the resulting imbalance between transit particles with positive and negative velocities parallel to the magnetic field line (simply referred to as transit current) are numerically demonstrated by using an orbit-following Monte-Carlo code. The transit current is considerably enhanced by a collaborative effect of the finite-banana-width and a non-uniformity of the alpha particle source. The pitch-angle scattering is also very important for it. Banana-trapped particles drive a substantially negative current in the central region. Consequently, the positive transit current is degraded by the negative banana current and the net alpha current is almost flat near the plasma centre. The net alpha-driven total currents in an ITER-like normal aspect-ratio system (aspect ratio = 3.17) and in a low aspect-ratio system VECTOR (aspect ratio = 1.98) estimated with a conventional electron screening effect are about 0.4 MA and 1 MA, respectively. A low-aspect-ratio tokamak has an advantage over a normal or a large-aspect-ratio system in driving current by fusion-produced alpha particles.
有限バナナ幅を持つアルファ粒子による非対称性捕捉と、磁力線に平行な正および負の速度を持つ通過粒子間の不均衡から生じる電流(以下、通過粒子電流と呼ぶ)は、軌道追跡モンテカルロコードを用いて数値的に実証された。通過粒子電流は、有限バナナ幅効果とアルファ粒子源の非一様性の協同効果により、著しく増強される。ピッチ角散乱もまた、これに対して極めて重要である。バナナ捕捉粒子は、中心領域において実質的に負の電流を駆動する。その結果、正の通過粒子電流は負のバナナ捕捉粒子電流によって低減され、正味のアルファ粒子駆動電流はプラズマ中心付近ではほぼ平坦となる。従来の電子遮蔽効果を用いて評価した、ITER類似の標準アスペクト比システム(アスペクト比=3.17)および低アスペクト比システムVECTOR(アスペクト比=1.98)における正味のアルファ粒子駆動全電流は、それぞれ約0.4 MAおよび1 MAである。低アスペクト比トカマクは、核融合生成アルファ粒子による電流駆動において、標準または高アスペクト比システムに対して有利である。