Neutral deuterium gas puffing at the high field side of the mega ampere spherical tokamak (MAST) is shown to drive carbon impurity flows that are aligned with the trajectory of the magnetic field lines in the plasma scrape-off-layer. These impurity flows were directly imaged with emissions from C2+ ions at MAST by coherence imaging spectroscopy and were qualitatively reproduced in deuterium plasmas by modeling with the EMC3-EIRENE plasma edge fluid and kinetic neutral transport code. A reduced one-dimensional momentum and particle balance shows that a localized increase in the static plasma pressure in front of the neutral gas puff yields an acceleration of the plasma due to local ionization. Perpendicular particle transport yields a decay from which a parallel length scale can be determined. Parameter scans in EMC3-EIRENE were carried out to determine the sensitivity of the deuterium plasma flow phenomena to local fueling and diffusion parameters and it is found that these flows robustly form across a wide variety of plasma conditions. Finally, efforts to couple this behavior in the background plasma directly to the impurity flows observed experimentally in MAST using a trace impurity model are discussed. These results provide insight into the fueling and exhaust features at this pivotal point of the radial and parallel particle flux balance, which is a major part of the plasma fueling and exhaust characteristics in a magnetically confined fusion device.
メガアンペア級球状トカマク（MAST）の高磁場側における中性ガスパフが、プラズマ・スクレイプオフ層内の磁力線の軌跡に沿った炭素不純物の流れを駆動することが示された。これらの不純物の流れは、MASTにおいてコヒーレンスイメージング分光法によりC2+からの発光を用いて直接画像化され、EMC3-EIRENEプラズマ流体・運動論的輸送コードを用いた重水素プラズマ中のモデリングによって定性的に再現された。簡約化された一次元の運動量バランスと粒子バランスにより、中性ガスパフの前方における局所的な静水圧プラズマ圧力の増加が、局所的な電離によるプラズマの加速をもたらすことが示される。垂直方向の粒子輸送により減衰が生じ、そこから平行方向の長さスケールを決定することができる。EMC3-EIRENEにおけるパラメータスキャンが、局所的な燃料供給パラメータおよび拡散パラメータに対する重水素プラズマ流動現象の感度を決定するために実施され、これらの流れが広範なプラズマ条件にわたって頑健に形成されることが見出された。最後に、MASTにおいて実験的に観測された不純物の流れに背景プラズマ中のこの挙動を直接結び付ける試みが、トレース不純物モデルを用いて議論される。これらの結果は、磁気閉じ込め核融合装置におけるプラズマの燃料供給および排気特性の主要な部分を構成する、径方向と平行方向の粒子フラックスバランスのこの重要な点における燃料供給および排気の特徴に関する知見を提供する。