A three-dimensional turbulence simulation of the SOL and edge regions of a toroidally limited tokamak is carried out. The simulation couples self-consistently the drift-reduced two-fluid Braginskii equations to a kinetic equation for neutral atoms. A diagnostic neutral gas puff on the low-field side midplane is included and the impact of neutral density fluctuations on light emission investigated. We find that neutral density fluctuations affect the emission. In particular, at a radial distance from the gas puff smaller than the neutral mean free path, neutral density fluctuations are anti-correlated with plasma density, electron temperature, and fluctuations. It follows that the neutral fluctuations reduce the emission in most of the observed region and, therefore, have to be taken into account when interpreting the amplitude of the emission. On the other hand, higher order statistical moments (skewness, kurtosis) and turbulence characteristics (such as correlation length, or the autocorrelation time) are not significantly affected by the neutral fluctuations. At distances from the gas puff larger than the neutral mean free path, a non-local shadowing effect influences the neutral density fluctuations. There, the fluctuations are correlated with the neutral density fluctuations, and the high-order statistical moments and measurements of other turbulence properties are strongly affected by the neutral density fluctuations.
トロイダルリミター配位のトカマクにおけるSOLおよび周辺領域の3次元乱流シミュレーションを実施する。このシミュレーションは、ドリフト低減二流体ブラギンスキー方程式と、中性原子の運動論方程式を自己無撞着に結合する。低磁場側中間面における診断用中性ガスパフが含まれており、中性密度揺動が 発光に及ぼす影響が調査される。我々は、中性密度揺動が 発光に影響を与えることを見出す。特に、ガスパフからの半径方向距離が中性平均自由行程よりも小さい場合、中性密度揺動は、プラズマ密度、電子温度、および 揺動と反相関する。したがって、中性揺動は観測領域の大部分において 発光を減少させ、そのため 発光の振幅を解釈する際には考慮に入れなければならない。一方、高次統計モーメント(歪度、尖度)および乱流特性(例えば、相関長、または自己相関時間)は、中性揺動によって有意には影響を受けない。ガスパフからの距離が中性平均自由行程よりも大きい場合、非局所的な遮蔽効果が中性密度揺動に影響を与える。そこでは、 揺動は中性密度揺動と相関し、高次統計モーメントおよび他の乱流特性の測定は、中性密度揺動によって強く影響を受ける。