The confinement of α-particles is vital for any future fusion reactor. Unfortunately, the inevitable appearance of inhomogeneities in the magnetic field activates the non-collisional transport by virtue of ripple trapping and ripple induced stochastization. While a large and growing body of literature is devoted to the mitigation of these channels of losses for future reactor designs, far too little attention has been paid to characterize the statistical nature of the underlying stochastic process, which is generally assumed to be diffusive. Here the effect of breaking the toroidal symmetry on collisionless α-particle transport is analyzed numerically with a guiding center orbit following code MOCA for several configurations: a perfectly toroidally symmetric ITER-like tokamak and four stellarators with different levels of quasi-toroidal symmetry. Statistical characterization of banana widths, bouncing times and banana center evolution put into question the classical convection/diffusion approach to adequately describe collisionless α-particle transport as the magnetic configuration departs from toroidal symmetry.
α粒子の閉じ込めは、将来の核融合炉にとって極めて重要である。残念ながら、磁場の不均一性の不可避的な出現は、リップル捕捉およびリップル誘起ストカスティゼーションにより非衝突輸送を活性化する。将来の炉設計におけるこれらの損失経路の緩和に捧げられた文献は多く増え続けている一方で、基礎となる確率過程の統計的性質を特徴付けることにはあまりにも注意が払われておらず、その確率過程は一般に拡散的であると仮定されている。ここでは、トロイダル対称性の破れが無衝突α粒子輸送に及ぼす影響を、ガイドセンター軌道追跡コードMOCAを用いて、いくつかの配位について数値的に解析した：完全にトロイダル対称なITER類似トカマクと、準トロイダル対称性の異なるレベルを持つ4つのステラレーターである。バナナ幅、バウンス時間、バナナ中心の時間発展の統計的特徴付けは、磁気配位がトロイダル対称性から逸脱するにつれて、無衝突α粒子輸送を適切に記述するための古典的な対流/拡散アプローチに疑問を投げかけるものである。