The role of the radial electric field Er in energetic trapped particle confinement was investigated in nonaxisymmetric toroidal devices with orbit following Monte Carlo beam ion thermalization codes. A comparative study was performed in Wendelstein VII-A (Max-Planck-Institut fur Plasmaphysik, Garching) and in Heliotron E (Kyoto University) to explain the efficient heating achieved with perpendicular neutral beam injection. Re-entering of fast ions was examined in the presence of the Er field with multiple assumptions on the loss boundary of particles. Monte Carlo simulations showed that an inward Er field improves the heating efficiency in W VII-A but tends to deteriorate it in Heliotron E. This difference was interpreted in terms of fast ion loss regions induced by two different branches of the E × B drift resonance. The efficient heating in W VII-A was explained by a counter-side shift of the trapping boundary of resonant banana orbits due to the E × B resonance. The increased fast ion loss in Heliotron E was explained by the resonance occurring between the E × B drift and the poloidal drift of helically trapped ions. However, the resulting resonant superbanana loss was found to be small when the vacuum vessel wall was used as the boundary. The effects of re-entering of ions on the ion heating rate and the charge exchange loss were also clarified. It is concluded that the efficient heating observed in Heliotron E experiments is compatible only with Monte Carlo simulations that take re-entering of fast ions into account
要約： 非軸対称トーラス装置における高エネルギー閉じ込め粒子に対する径方向電場 Er の役割を、軌道追跡モンテカルロ法によるビームイオン熱化コードを用いて調べた。比較研究は、Wendelstein VII-A（マックス・プランクプラズマ物理研究所、ガルヒング）とHeliotron E（京都大学）において実施され、垂直中性粒子ビーム入射によって達成される効率的な加熱を説明することを目的とした。Er 場の存在下での高速イオンの再入射を、粒子の損失境界に関する複数の仮定のもとで検討した。モンテカルロシミュレーションにより、内向きの Er 場はW VII-Aでは加熱効率を向上させるが、Heliotron Eではそれを低下させる傾向があることが示された。この差異は、E × B ドリフト共鳴の2つの異なる分岐によって誘起される高速イオン損失領域の観点から解釈された。W VII-Aにおける効率的な加熱は、E × B 共鳴による共鳴バナナ軌道の閉じ込め境界の反対方向へのシフトによって説明された。Heliotron Eにおける高速イオン損失の増大は、E × B ドリフトとヘリカル閉じ込めイオンのポロイダルドリフトとの間の共鳴の発生によって説明された。しかしながら、結果として生じる共鳴スーパーバナナ損失は、真空容器壁を境界とした場合には小さいことが判明した。イオンの再入射がイオン加熱率に及ぼす影響と電荷交換損失についても明らかにされた。Heliotron Eの実験で観測された効率的な加熱は、高速イオンの再入射を考慮したモンテカルロシミュレーションとのみ整合すると結論付けられた。