The TJ-II stellarator neutral-beam injection (NBI) system, vacuum vessel and magnetic configuration have been included in the orbit-following Monte Carlo code ASCOT5 to simulate neutral-beam heating and current drive for high-density NBI plasmas. Co- and counter-injection beams are simulated separately. A scan in both electron density and temperature is carried out within the range of values corresponding to realistic high-density NBI plasmas, for which a low level of fast-ion losses due to charge-exchange reactions is expected, since the version of ASCOT5 used in the paper does not include such processes. The rest of the kinetic profiles (ion temperature, radial electric field and effective charge) are kept fixed. The initial distribution of markers shows that the amount of available power in the plasma carried by the beam ions depends slightly on the electron temperature and on the injection direction (co/counter). The steady-state fast-ion distribution function is obtained and used to calculate the three-dimensional fast-ion density, the neutral-beam driven current and the amount of power deposited to the plasma in the two injection scenarios. These three quantities are higher in the counter-injected case due to a lower amount of promptly lost particles. The neutral-beam current drive (NBCD) has been calculated using the fast-ion beam current given by ASCOT5 and the electron return current, which is computed with the analytic solution of the drift kinetic equation for electrons in the presence of fast ions in the low-collisionality regime. Neither the calculated fast-ion density nor the NBCD are flux functions, in consistency with the fact that fast-ion drift surfaces and flux surfaces are generally not aligned.
TJ-IIステラレータの中性粒子ビーム入射（NBI）システム、真空容器、および磁気配位は、軌道追従モンテカルロコードASCOT5に組み込まれ、高密度NBIプラズマにおける中性粒子ビーム加熱と電流駆動をシミュレーションした。同方向入射ビームと逆方向入射ビームは別々にシミュレーションした。電子密度と電子温度の両方について、現実的な高密度NBIプラズマに対応する値の範囲で走査を行った。このプラズマでは、本論文で使用したASCOT5のバージョンには荷電交換反応が含まれていないため、荷電交換反応による高速イオン損失は低レベルであると予想される。その他の運動論的プロファイル（イオン温度、動径電場、実効電荷）は固定した。マーカーの初期分布は、プラズマ中でビームイオンが運ぶ利用可能なパワーが、電子温度と入射方向（同方向/逆方向）にわずかに依存することを示している。定常状態の高速イオン分布関数を取得し、これを用いて、2つの入射シナリオにおける3次元高速イオン密度、中性粒子ビーム駆動電流、およびプラズマへの堆積パワーを計算した。これら3つの量は、即時損失粒子の量が少ないため、逆方向入射の場合に大きい。中性粒子ビーム駆動電流（NBCD）は、ASCOT5によって得られた高速イオンビーム電流と、低衝突度領域における高速イオンの存在下での電子のドリフト運動論方程式の解析解を用いて計算された電子戻り電流から算出した。計算された高速イオン密度もNBCDもフラックス関数ではなく、これは高速イオンのドリフト面とフラックス面が一般に一致しないという事実と整合する。