The Monte Carlo trace impurity turbulent transport code Flan is introduced for the first time. Flan follows impurities in a turbulent background plasma from Gkeyll using the Lorentz force to resolve the full particle gyro orbit. Collisions are handled using the Nanbu collision algorithm (Nanbu 1997 Phys. Rev. E55 4642–52), and ionization/recombination is handled via ADAS coupling. The far-SOL of a generic DIII-D L-mode is simulated with and without the collision model to show how collisions affect radial tungsten transport. Anomalous diffusion coefficient (Dr) and pinch velocity (vp) profiles are extracted from fits to the results. With collisions, Dr and vp are between 0–1.0 m2 s−1 and −100–100 m s−1, respectively. Without collisions, Dr and vp are between 0–0.3 m2 s−1 and −50–50 m s−1, respectively. Exponential fits to the radial W density profiles and experimental data from W deposition along a collector probe are in good agreement, demonstrating Flan as a useful interpretive modeling tool. Additional simulations show that impurity transport away from the wall increases with atomic number, though it is not clear why. Flan has the potential to better interpret existing data and improve reactor scale predictions of core contamination because the underlying physics model is very general and does not rely on arbitrary user-defined transport coefficients.
モンテカルロ微量不純物乱流輸送コードFlanが初めて紹介される。Flanは、Gkeyll由来の乱流背景プラズマ中の不純物を、ローレンツ力を使って追跡し、完全な粒子ジャイロ軌道を分解する。衝突はNanbu衝突アルゴリズム(Nanbu 1997 Phys. Rev. E55 4642–52)を用いて処理され、電離/再結合はADAS結合を介して処理される。典型的なDIII-D Lモードのfar-SOLが、衝突モデルの有無でシミュレーションされ、衝突が径方向タングステン輸送にどのように影響するかを示す。異常拡散係数(Dr)とピンチ速度(vp)のプロファイルが、結果へのフィッティングから抽出される。衝突ありの場合、Drとvpはそれぞれ0–1.0 m2 s−1と−100–100 m s−1の範囲にある。衝突なしの場合、Drとvpはそれぞれ0–0.3 m2 s−1と−50–50 m s−1の範囲にある。径方向W密度プロファイルへの指数関数フィッティングと、コレクタープローブに沿ったW堆積からの実験データは良い一致を示し、Flanが有用な解釈的モデリングツールであることを実証している。追加のシミュレーションは、壁から離れる方向の不純物輸送が原子番号とともに増加することを示しているが、その理由は明らかではない。Flanは、基礎となる物理モデルが非常に一般的であり、任意のユーザー定義輸送係数に依存しないため、既存データのより良い解釈と、炉規模でのコア汚染予測の改善に役立つ可能性を有する。