The effects of transport barriers on impurity transport, specifically helium (He) and tungsten (W), are investigated using the global, flux-driven, full-F, 5D gyrokinetic code GYSELA. The transport barrier is induced by triggering E × B shear via an external poloidal momentum source, thereby stabilizing ITG turbulence and reducing outward heat fluxes. These reductions in particle and heat fluxes due to the transport barrier lead to enhanced confinement, thereby steepening the ion temperature profiles and reducing the heat diffusivity of the main ion species (i.e. deuterium). Impurity transport in both turbulent and neoclassical regimes is investigated under various conditions, with and without the transport barrier, along with a reversed density profile for tungsten. The transport barrier is found to reduce outward impurity transport and enhance neoclassical thermal screening due to the steepened temperature profile. However, it also prevents helium from being flushed out, due to an increased inward Banana-Plateau flux, caused by the poloidal asymmetry of the source. Overall, a transport barrier induced by an E × B shear proves to be an effective mechanism not only for reducing heat fluxes but also for controlling impurity transport.
輸送障壁が不純物輸送、特にヘリウム(He)およびタングステン(W)に及ぼす影響を、大域的、フラックス駆動、full-F、5次元ジャイロ運動論コードGYSELAを用いて調査した。輸送障壁は、外部ポロイダル運動量源を介してE × Bシアを誘発することにより引き起こされ、それによってITG乱流を安定化し、外向き熱流束を低減する。輸送障壁による粒子束および熱流束のこれらの低減は閉じ込めの向上につながり、それによってイオン温度分布を急峻化し、主イオン種(すなわち重水素)の熱拡散率を低減する。乱流および新古典的領域の両方における不純物輸送を、輸送障壁の有無、およびタングステンの反転密度分布を含む様々な条件下で調査した。輸送障壁は、外向き不純物輸送を低減し、急峻化した温度分布により新古典的熱遮蔽を強化することが見出された。しかしながら、それはまた、源のポロイダル非対称性に起因する内向きバナナ・プラトー束の増加により、ヘリウムが排出されることを妨げる。全体として、E × Bシアによって誘発される輸送障壁は、熱流束の低減だけでなく、不純物輸送の制御にも有効なメカニズムであることが実証される。