Heavy impurities, such as tungsten (W) accumulating in the confined plasma core of tokamaks are detrimental to their performance and can lead to plasma disruptions due to radiative collapses. W in the large tokamak ITER is predicted to have strong outward neoclassical transport in the H-mode pedestal which decreases its penetration into the plasma core. However, repetitive instabilities, called Edge Localized Modes (ELMs), must be suppressed to prevent unacceptable heat fluxes to the divertor walls and this has an impact on W transport. ELM-suppression by means of Resonant Magnetic Perturbations (RMPs) degrades the pedestal gradients and gives rise to a 3D plasma response. Studies for present experiments, which have W accumulation in the pedestal, show that the use of RMPs can decrease W core content (e.g. Zhang et al 2024 Nucl. Mater. Energy41 101822). However, it is currently unknown how exactly RMPs change impurity transport in ITER and, in particular, whether the predicted impurity screening can be maintained under such conditions. In this paper, we investigate two ITER 15 MA Q = 10 ELM-suppressed H-mode scenarios with applied 3D fields with RMP current at 60 kAt, with the non-linear hybrid kinetic-extended MHD code JOREK. We show that the driving mechanisms of neoclassical impurity transport become complex and 3D in nature. On top of the MHD solution, we simulate tungsten test-particles with the kinetic Particle-in-Fourier model, including the E-field, all charge states, and collisions including the thermal and friction force. This W transport study includes the impact of vortices that can form in the pedestal region in response to the RMPs. We show that, even including collisional neoclassical impurity transport in conditions leading to an outwards advection, W can be transported from outside the unperturbed separatrix to the top of the pedestal by the vortices. When vortices are not present during RMP application, the outwards neoclassical transport is no longer counteracted. This will potentially lead to an altered optimization criterium for ELM suppression where not only the pedestal should be optimized to maintain neoclassical screening impurities, but the E-field response should be optimized to limit inwards transport through the pedestal. Tungsten mostly enters the core at the top of the plasma due to the vortices, showing that the localization of the tungsten source and transport is important.
重不純物、例えばトカマクの閉じ込めプラズマコアに蓄積するタングステン（W）は、その性能にとって有害であり、放射崩壊によるプラズマディスラプションを引き起こす可能性がある。大型トカマクITER中のWは、Hモードペデスタルにおいて強い外向き新古典輸送を持つと予測されており、これによりプラズマコアへの侵入が減少する。しかし、周辺局在モード（ELMs）と呼ばれる反復的不安定性は、ダイバータ壁への許容できない熱流束を防ぐために抑制されなければならず、これはW輸送に影響を与える。共鳴磁気摂動（RMPs）によるELM抑制は、ペデスタルの勾配を劣化させ、3次元プラズマ応答を引き起こす。ペデスタルにW蓄積を持つ現在の実験に関する研究は、RMPの使用がWコア含有量を減少させ得ることを示している（例えば、Zhangら 2024 Nucl. Mater. Energy41 101822）。しかしながら、RMPがITERの不純物輸送を正確にどのように変化させるか、特に予測される不純物シールディングがそのような条件下で維持され得るかどうかは、現在のところ不明である。本論文では、60 kAtのRMP電流を持つ印加3次元場を伴う2つのITER 15 MA Q = 10 ELM抑制Hモードシナリオを、非線形ハイブリッド運動論的-拡張MHDコードJOREKを用いて調査する。我々は、新古典不純物輸送の駆動機構が複雑で本質的に3次元になることを示す。MHD解に加えて、我々はタングステン試験粒子を、E場、全電荷状態、ならびに熱力および摩擦力を含む運動論的Particle-in-Fourierモデルでシミュレートする。このW輸送研究には、RMPに応答してペデスタル領域に形成され得る渦の影響が含まれる。我々は、外向き移流をもたらす条件での衝突性新古典不純物輸送を含めても、Wが渦によって非摂動セパラトリックスの外部からペデスタル上部へ輸送され得ることを示す。RMP印加中に渦が存在しない場合、外向き新古典輸送はもはや打ち消されない。これは潜在的に、ELM抑制のための変更された最適化基準につながる可能性がある。そこでは、新古典的不純物シールディングを維持するためにペデスタルだけが最適化されるべきではなく、E場応答がペデスタルを通る内向き輸送を制限するように最適化されるべきである。タングステンは主に渦によるプラズマ上部のコアに入り、タングステン源と輸送の局在化が重要であることを示している。