This study provides new insights into multi-ion heat transport and the validation of neoclassical theory at the edge of H-mode plasmas. Utilizing a high-resolution main ion charge exchange recombination spectroscopy system, the first characterization of edge deuterium temperature (TD) and toroidal velocity () in a metal wall environment is presented. Dedicated experiments which examine the impact of the heating mix on TD and in the ASDEX Upgrade tokamak are discussed. An unexpected temperature difference between main ions (TD) and impurities (Tz) was discovered when increasing , . The new temperature measurements have been used to solve the multi-ion heat transport equations with the astra transport code. The interpreted deuterium (χD) and impurity (χz) heat diffusivities have been compared to fluid (tglf) and gyrokinetic (gkw) models. While the dependence of a qualitatively similar on the ion to electron heat flux () was identified in both experiment and simulation, discrepancies in the absolute value between the two are found when temperature differences between deuterium and impurities are present. The mechanism for the dependence on is the stronger resonant interaction of impurities with low drift frequency turbulence modes in comparison to deuterium. Importantly, it is shown that considering a single ion species (i), and assuming gives reasonable estimates of for the cases studied here. On the contrary, the evaluation of χz is very sensitive to ion temperature differences, which must be considered for accurate impurity ion heat transport description. Additionally, differences between and were compared to neoclassical calculations. Neoclassical theory can accurately describe (provided an independent measurement of or Er) in the steep gradient region, but not at the pedestal top nor bottom, highlighting the complexity of edge transport phenomena.
本研究は、Hモードプラズマの周辺部における多イオン熱輸送と新古典理論の検証に関する新たな知見を提供する。高分解能の主イオン荷電交換再結合分光システムを用いて、金属壁環境における周辺部重水素温度(TD)とトロイダル速度()の初の特性評価が提示される。ASDEX Upgradeトカマクにおいて、加熱混合がTDと()に及ぼす影響を調べる専用実験について議論する。（, ）を増加させたとき、主イオン(TD)と不純物(Tz)の間に予期しない温度差が発見された。新しい温度測定値を用いて、astra輸送コードで多イオン熱輸送方程式を解いた。解釈された重水素(χD)および不純物(χz)熱拡散率は、流体モデル(tglf)およびジャイロ運動論モデル(gkw)と比較された。実験とシミュレーションの両方で、（）のイオン対電子熱流束()に対する定性的に類似した依存性が確認されたが、重水素と不純物の間に温度差が存在する場合には、両者の絶対値に不一致が見られた。（）の()に対する依存性のメカニズムは、重水素と比較して不純物が低ドリフト周波数の乱流モードとより強く共鳴相互作用することである。重要なことに、単一イオン種(i)を考慮し、（）と仮定すると、ここで調べたケースでは（）の合理的な推定値が得られることが示される。逆に、χzの評価はイオン温度差に非常に敏感であり、正確な不純物イオン熱輸送の記述にはこれを考慮しなければならない。さらに、（）と（）の差を新古典計算と比較した。新古典理論は、急峻勾配領域では（）（独立した（）またはErの測定が提供されれば）を正確に記述できるが、ペデスタル上部でも下部でも正確に記述できず、周辺輸送現象の複雑さを浮き彫りにしている。