The radial electric field plays an important role in plasma confinement in tokamaks and can be generated through neutral beam injection. In this study, we propose a model for calculating the radial electric field resulting from tangential local neutral beamlet injection, aiming to externally control and improve plasma confinement. The Neutral beamlet ion and Energetic particles Orbit mover and Electric field solver code has been developed to analyze this issue, and its simulation results have been validated against results from other codes as well as measurements from correlation reflectometers. The charge separation is primarily caused by the redistribution and loss of beam ions due to magnetic gradient and curvature drift as well as collision effects, and it is maintained through continuous beamlet injection. The electric field is calculated using Poisson's equation, taking into account both classical and neoclassical polarization effects. The results demonstrate that despite the high losses and low heating efficiency associated with localized beamlets, they are capable of generating a significant radial electric field characterized by a steep gradient. This presents opportunities for external control of the electric field, potentially enhancing plasma confinement.
径方向電場はトカマクにおけるプラズマ閉じ込めにおいて重要な役割を果たし、中性粒子ビーム入射によって生成され得る。本研究では、接線方向の局所的中性粒子ビームレット入射に起因する径方向電場を計算するモデルを提案し、プラズマ閉じ込めの外部制御と向上を目指す。この問題を解析するために、Neutral beamlet ion and Energetic particles Orbit mover and Electric field solverコードを開発し、そのシミュレーション結果は他のコードの結果および相関反射計による測定値に対して検証された。電荷分離は、主に磁場勾配および曲率ドリフト、ならびに衝突効果によるビームイオンの再分布と損失によって引き起こされ、連続的なビームレット入射によって維持される。電場は、古典および新古典分極効果の両方を考慮して、ポアソン方程式を用いて計算される。結果は、局所ビームレットに伴う大きな損失と低い加熱効率にもかかわらず、それらが急峻な勾配を特徴とする有意な径方向電場を生成できることを示している。これは電場の外部制御の可能性を提供し、プラズマ閉じ込めを向上させる可能性がある。