One of the main goals of Wendelstein 7-X (W7-X) is to demonstrate the fast particle confinement properties of the quasi-isodynamic stellarator concept. Fast particle populations will be produced either by Neutral Beam Injection (NBI) or by minority Ion Cyclotron Resonant Heating (ICRH). A fraction of these particles are expected to be lost (even without collisions), despite the optimisation procedure used for the W7-X design. Confinement properties of NBI particles in W7-X were presented in the paper of Drevlak et al (2014 Nucl. Fusion54 073002). A detailed study is presented here where the loss patterns of an NBI population are described. In particular, focussing on a high-mirror equilibrium, the confinement of fast ions with varying energy injection is studied under collisional conditions. It is found that collisions are not only responsible for classical transport losses but also enhance drift induced losses caused by trapped particles. Moreover, an asymmetry is found in the toroidal position of particle losses which can be explained by local variation in the equilibrium field. The effects of a neoclassically resolved radial electric field are also investigated. Fast particle confinement is significantly improved by the associated drift. In particular, an increasing radial electric field helps to reduce and even stop the losses due to the 3D equilibrium structure for times comparable to slowing down time.
Wendelstein 7-X（W7-X）の主な目標の一つは、準等力学ステラレーター概念の高速粒子閉じ込め特性を実証することである。高速粒子集団は、中性粒子ビーム入射（NBI）または少数派イオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）のいずれかによって生成される。これらの粒子の一部は、W7-X設計に用いられた最適化手順にもかかわらず、（衝突なしでも）損失することが予想される。NBI粒子の閉じ込め特性は、Drevlakら（2014 Nucl. Fusion54 073002）の論文で提示された。ここでは、NBI集団の損失パターンを記述した詳細な研究が提示される。特に、高ミラー平衡に焦点を当て、様々なエネルギー注入における高速イオンの閉じ込めが衝突条件下で研究される。衝突は古典的輸送損失の原因となるだけでなく、捕捉粒子によって引き起こされるドリフト損失も増強することが見出された。さらに、粒子損失のトロイダル位置に非対称性が見られ、これは平衡場の局所的変動によって説明できる。新古典的に解かれた動径電場の影響も調査される。高速粒子閉じ込めは、関連するドリフトによって大幅に改善される。特に、増大する動径電場は、3次元平衡構造による損失を、減速時間に相当する時間スケールで低減し、さらには停止させるのに寄与する。