The impact of helical magnetic ripples on the transport of plasma and carbon impurities in the scrape-off layer (SOL) of a Heliotron J device was investigated using the EMC3-EIRENE code. Comparisons with a simplified one-dimensional fluid model revealed that the transport behavior varied with the Knudsen number (), defined as the ratio of the ion–ion collisional mean-free path to the ripple scale length. In the weakly collisional regime (), the qualitative trends suggested by the fluid model indicate that the magnetic mirror effects become dominant, the conductive heat flux governs the heat transport, and the impurity density follows a Boltzmann distribution. Conversely, in the collisional regime (), the transport exhibits nozzle-like fluid behavior, convective heat flux governs heat transport, and impurities couple to the bulk plasma. These characteristics underscore the importance of charged-particle transport along magnetic field lines in the SOL of fusion devices, where magnetic ripples fluctuate significantly with changes in the magnetic field configuration.
ヘリオトロンJ装置のスクレイプオフ層（SOL）におけるプラズマおよび炭素不純物の輸送に対する螺旋状磁気リップルの影響を、EMC3-EIRENEコードを用いて調査した。簡略化された一次元流体モデルとの比較により、輸送挙動はクヌーセン数（イオン–イオン衝突平均自由行程とリップルスケール長の比として定義される）によって変化することが明らかになった。弱衝突領域（）では、流体モデルが示唆する定性的傾向として、磁気ミラー効果が支配的となり、伝導性熱流束が熱輸送を支配し、不純物密度はボルツマン分布に従うことが示された。逆に、衝突領域（）では、輸送はノズル状の流体挙動を示し、対流性熱流束が熱輸送を支配し、不純物はバルクプラズマと結合する。これらの特性は、磁場配位の変化に伴って磁気リップルが大きく変動する核融合装置のSOLにおいて、磁力線に沿った荷電粒子輸送の重要性を強調するものである。