A first-principles self-consistent model that couples plasma and neutral physics suitable for the simulation of turbulent plasma behavior in the tokamak SOL is presented. While the plasma is modeled by the drift-reduced two fluid Braginskii equations, a kinetic model for the neutrals is developed, valid in short and in long mean free path scenarios. The model includes ionization, charge-exchange, recombination, and elastic collisional processes. The solution of the neutral kinetic equation is implemented within the GBS plasma turbulence code (Ricci et al 2012 Plasma Phys. Control. Fusion54 124047) and it is performed by using the method of characteristics. The details of the numerical implementation are discussed. Finally, we show initial results of the first self-consistent simulations of plasma turbulence and neutral dynamics.
トカマクSOLにおける乱流プラズマ挙動のシミュレーションに適した、プラズマ物理と中性粒子物理を結合する第一原理自己無撞着モデルを提示する。プラズマはドリフト低減二流体ブラギンスキー方程式によってモデル化される一方、中性粒子の運動論モデルが開発され、これは短い平均自由行程および長い平均自由行程のシナリオで有効である。モデルは、電離、電荷交換、再結合、および弾性衝突過程を含む。中性粒子運動論方程式の解法は、GBSプラズマ乱流コード(Ricci et al 2012 Plasma Phys. Control. Fusion54 124047)内に実装され、特性曲線法を用いて実行される。数値実装の詳細について議論する。最後に、プラズマ乱流と中性粒子ダイナミクスの最初の自己無撞着シミュレーションの初期結果を示す。