A process specific to the dynamics of the heavy impurities in turbulent tokamak plasmas is found and analyzed. We show that the parallel stochastic acceleration is strongly coupled to the perpendicular transport and generates a radial pinch velocity. The interaction is produced with the hidden drifts, a quasi-coherent component of the motion that consists of a pair of average radial velocities in opposite directions. The parallel acceleration breaks this symmetry and yields a radial average velocity that can be in the inward or outward direction. The pinch is generated in three-dimensional turbulence, in the presence of a poloidal average velocity. It is significant only for heavy, high Z ions. The transport of the tungsten ions is analyzed in the frame of the minimal test particle model that yields this pinch mechanism. We use a semi-analytical method and numerical simulations. The scaling laws of the pinch velocity and of the diffusion coefficient are found and analyzed in order to drive a clear physical image of these non-linear effects. We conclude that the pinch produced by the non-linear interaction of the parallel accelerated motion with the perpendicular transport is rather strong for the heavy impurities.
トカマク乱流プラズマ中の重不純物のダイナミクスに特有の過程を発見し、解析した。我々は、平行方向の確率的加速が垂直方向の輸送と強く結合し、径方向のピンチ速度を生成することを示す。この相互作用は、逆方向の平均径方向速度の対からなる運動の準コヒーレント成分である隠れたドリフトによって生じる。平行方向の加速はこの対称性を破り、内向きまたは外向きの径方向平均速度を生み出す。このピンチは、ポロイダル平均速度の存在下での三次元乱流において生成される。これは重い高Zイオンのみに対して顕著である。このピンチ機構を生み出す最小テスト粒子モデルの枠組みで、タングステンイオンの輸送を解析した。我々は半解析的手法と数値シミュレーションを用いる。ピンチ速度と拡散係数のスケーリング則を求め、これらの非線形効果の明確な物理的描像を得るために解析した。我々は、平行方向の加速運動と垂直方向の輸送との非線形相互作用によって生成されるピンチが、重不純物に対してかなり強いと結論する。