The fast electrons induced by plasma–lower hybrid wave (LHW) interactions near the guard limiter of the LHW antenna on the EAST tokamak not only enhance the limiter corrosion and dust production, but also alter the dust transport. Based on the shifted orbital motion limited model accounting for a flowing Maxwellian background plasma, this work investigates the tungsten dust transport in the sheath in front of the guard limiter of the LHW antenna, after the sheath structure is obtained using the one-dimensional particle-in-cell code, in which the fast electron component and electron emission from the tungsten material surface are included. It is shown that the fast electron concentration has a substantial impact on the dynamic characteristics of dust in the sheath, since the presence of the fast electrons enhances the heat flux to the dust, and the enhancement is stronger at higher fast electron concentrations. When the fast electron concentration is small, the dust can survive or survive partially in the sheath and then enter the edge plasma region, although it may lose part of its mass while crossing the sheath. Conversely, the dust quickly reaches the boiling temperature, and then melts and disappears in the sheath at high fast electron concentrations. The results indicate that the dust is accelerated to melt by the fast electrons and potentially mitigates the degradation of the plasma performance, compared to when it transits the sheath of Maxwellian plasma. Furthermore, the dust survival probability in the sheath of plasma containing fast electrons is also determined by the dust size and injection velocity. Large-radius dust with a high injection velocity is more likely to survive and cross the sheath, while dust with a small injection velocity may redeposit easily on the material surface due to the stronger electric force when the fast electron component is presented.
EASTトカマクのLHWアンテナのガードリミッター近傍でのプラズマ–低混成波(LHW)相互作用によって誘起された高速電子は、リミッターの腐食とダスト生成を促進するだけでなく、ダスト輸送も変化させる。流れるマクスウェル背景プラズマを考慮したシフトした軌道運動制限モデルに基づき、本研究では、高速電子成分とタングステン材料表面からの電子放出を含む一次元粒子インセルコードを用いてシース構造を得た後、LHWアンテナのガードリミッター前方のシース内のタングステンダスト輸送を調査する。高速電子の存在がダストへの熱流束を増強し、その増強はより高い高速電子濃度でより強くなるため、高速電子濃度はシース内のダストの動的特性に実質的な影響を与えることが示される。高速電子濃度が小さい場合、ダストはシース内で生存するか、または部分的に生存し、その後周辺プラズマ領域に入ることができる。ただし、シースを横断する際に質量の一部を失う可能性がある。逆に、高速電子濃度が高い場合、ダストは急速に沸騰温度に達し、その後シース内で溶融して消滅する。これらの結果は、ダストが高速電子によって溶融へと加速され、マクスウェルプラズマのシースを通過する場合と比較して、プラズマ性能の低下を潜在的に緩和することを示している。さらに、高速電子を含むプラズマのシースにおけるダストの生存確率は、ダストのサイズと注入速度によっても決定される。大半径で注入速度の高いダストは生存してシースを横断する可能性が高く、一方、注入速度が小さいダストは、高速電子成分が存在するときのより強い電気力により、材料表面に容易に再堆積する可能性がある。