Modelling of the collisional loss of fast ions from tokamak plasmas is important from the point of view of the impact of fusion alphas and neutral beam injection ions on plasma facing components as well as for the development of diagnostics of fast ion losses [1–3]. This paper develops a Fokker–Planck (FP) method for the assessment of distributions of collisional loss of fast ions as depending on the coordinates of the first wall surface and on the velocities of lost ions. It is shown that the complete 4D drift FP approach for description of fast ions in axisymmetric tokamak plasmas can be reduced to a 2D FP problem for lost ions with a boundary condition delivered by the solution of a 3D boundary value problem for confined ions. Based on this newly developed FP approach the poloidal distribution of neoclassical loss, depending on pitch-angle and energy, of fast ions from tokamak plasma may be examined as well as the contribution of this loss to the signal detected by the scintillator probe may be evaluated. It is pointed out that the loss distributions obtained with the novel FP treatment may serve as an alternative approach with respect to Monte–Carlo models [4, 5] commonly used for simulating fast ion loss from toroidal plasmas.
トカマクプラズマからの高速イオンの衝突損失のモデル化は、核融合アルファ粒子および中性粒子ビーム入射イオンがプラズマ対向機器に与える影響の観点から、また高速イオン損失の診断法の開発の観点から重要である[1–3]。本論文は、第一壁表面の座標および損失イオンの速度に依存する高速イオンの衝突損失分布を評価するためのフォッカー・プランク(FP)法を開発する。軸対称トカマクプラズマ中の高速イオンを記述するための完全な4次元ドリフトFPアプローチは、閉じ込めイオンに対する3次元境界値問題の解によって与えられる境界条件を有する損失イオンに対する2次元FP問題に帰着できることが示される。この新たに開発されたFPアプローチに基づき、ピッチ角とエネルギーに依存するトカマクプラズマからの高速イオンの新古典損失のポロイダル分布を調べることができ、またこの損失のシンチレータプローブによって検出される信号への寄与を評価することができる。新規のFP処理によって得られる損失分布は、トロイダルプラズマからの高速イオン損失のシミュレーションに一般的に使用されるモンテカルロモデル[4, 5]に対する代替アプローチとして機能し得ることが指摘される。