A self-consistent model is presented for the simulation of a multi-component plasma in the tokamak boundary. A deuterium plasma is considered, with the plasma species that include electrons, deuterium atomic ions and deuterium molecular ions, while the deuterium atoms and molecules constitute the neutral species. The plasma and neutral models are coupled via a number of collisional interactions, which include dissociation, ionization, charge-exchange and recombination processes. The derivation of the three-fluid drift-reduced Braginskii equations used to describe the turbulent plasma dynamics is presented, including its boundary conditions. The kinetic advection equations for the neutral species are also derived, and their numerical implementation discussed. The first results of multi-component plasma simulations carried out by using the global Braginskii solver (GBS) code are then presented and analyzed, being compared with results obtained with the single-component plasma model.
トカマク境界における多成分プラズマのシミュレーションのための自己無撞着モデルを提示する。重水素プラズマを考慮し、プラズマ種には電子、重水素原子イオン、重水素分子イオンが含まれ、一方で重水素原子と分子が中性種を構成する。プラズマモデルと中性種モデルは、解離、電離、電荷交換、再結合過程を含む多数の衝突相互作用を介して結合される。乱流プラズマ動力学を記述するために用いられる三流体ドリフト低減ブラジンスキー方程式の導出を、その境界条件を含めて提示する。中性種の運動論的移流方程式も導出し、その数値的実装について議論する。大域的ブラジンスキーソルバー（GBS）コードを用いて実施した多成分プラズマシミュレーションの最初の結果を提示・解析し、単一成分プラズマモデルで得られた結果と比較する。