The radial transport of tungsten ions in a fusion plasma of the HELIAS stellarator with five magnetic field periods is studied by means of a new numerical code. The code solves guiding center equations for test particles (tungsten ions) with the use of a Runge–Kutta integrating scheme. Coulomb scattering of the tungsten ions on the background plasma particles (electrons, deuterons and tritons) is simulated by means of a discretized collision operator based on the binomial distribution and presented in terms of pitch-angle scattering and energy slowing down and scattering. The coronal model is used to determine the mean charge state of the tungsten ion ensemble ⟨Z(Te, ne)⟩ as a function of background electron temperature and density. Two plasma configurations with and without ergodic confinement regions and both with finite plasma pressure of β = 3% are considered. The nonergodic configuration possesses closed nested magnetic surfaces throughout the entire confinement volume. The ergodic magnetic field configuration is represented through additional magnetic field perturbations. Comparative analysis of the radial transport is performed for a time interval greater by a factor of 15 than the energy confinement time τE = 1.62 s required for the HELIAS reactor. In spite of the fact that the tendency of impurities to penetrate towards the plasma core is observed in both cases, the stochastic scenario exhibits reduced inward impurity flux.
ヘリアス型ステラレーターの5磁場周期を有する核融合プラズマにおけるタングステンイオンの径方向輸送を、新しい数値コードを用いて研究する。このコードは、ルンゲ＝クッタ積分スキームを用いて、テスト粒子（タングステンイオン）の案内中心方程式を解く。背景プラズマ粒子（電子、重陽子、三重陽子）に対するタングステンイオンのクーロン散乱は、二項分布に基づく離散化衝突演算子によってシミュレートされ、ピッチ角散乱およびエネルギー減速と散乱の観点で提示される。コロナモデルを用いて、背景電子温度と密度の関数としてのタングステンイオン集団の平均電荷状態⟨Z(Te, ne)⟩を決定する。エルゴード閉じ込め領域を有する場合と有しない場合の2つのプラズマ配位を考察し、いずれも有限プラズマ圧力β = 3%とする。非エルゴード配位は、閉じ込め体積全体にわたって閉じた入れ子状の磁気面を有する。エルゴード磁場配位は、追加の磁場摂動によって表現される。径方向輸送の比較解析は、HELIAS炉に必要なエネルギー閉じ込め時間τE = 1.62 sの15倍を超える時間間隔に対して実施される。両方の場合において不純物がプラズマ中心部に向かって浸透する傾向が観察されるにもかかわらず、確率的シナリオでは内向きの不純物フラックスが減少することが示される。