To make predictions for and design fusion reactors, a multitude of physical processes must be considered. In the edge and scrape-off layer (SOL), turbulent fluctuations intertwine with the plasma background, which is largely determined by neutral gas, and magnetic geometry plays an important role. A diffusive neutrals model has now been implemented in the global Braginskii edge turbulence code GRILLIX. The code is based on the flux-coordinate independent (FCI) approach, which allows efficient turbulence simulations in diverted equilibria. We validate simulations across the ASDEX Upgrade edge and SOL against measurements in discharge #36190, and find much better agreement thanks to the neutrals. Disentangling the effects of the neutral gas, we find that it affects the plasma in several ways. Firstly, the ionization of neutrals modifies the radial profiles of plasma density and temperature, leading to a transition of the turbulence drive from the general ballooning type to the ion temperature gradient type. Secondly, strong poloidal asymmetries can be induced due to divertor recycling, depending on the ionization pattern. As ballooned perpendicular plasma transport is stronger at the low-field side, neutrals penetrate deeper into the plasma at the high-field side, leading to significant ionization and radiation there. With increasing divertor neutrals density, the targets cool down while plasma density increases, more strongly at the high-field side. Much of the dynamics take place directly around the X-point and along the separatrix, which can be resolved by the FCI approach. Potential remains in extending the model and the code, but our results build confidence that predictive capability is within reach for major design questions for fusion reactors, such as the near SOL fall-off length.
核融合炉の予測と設計を行うためには、多数の物理過程を考慮しなければならない。周辺部およびスクレイプオフ層（SOL）では、乱流揺動がプラズマ背景と絡み合い、そのプラズマ背景は主に中性ガスによって決定され、磁場幾何学が重要な役割を果たす。拡散型中性粒子モデルが、現在、大域的Braginskii周辺乱流コードGRILLIXに実装されている。このコードは、フラックス座標非依存（FCI）アプローチに基づいており、ダイバータ配位における効率的な乱流シミュレーションを可能にする。我々は、ASDEX Upgradeの周辺部およびSOLにおけるシミュレーションを、放電#36190における測定値と比較して検証し、中性粒子のおかげで大幅に良い一致を得る。中性ガスの影響を切り分けて分析すると、それがプラズマに複数の方法で影響を与えることがわかる。第一に、中性粒子の電離がプラズマ密度と温度の動径分布を変化させ、乱流駆動機構を一般的なバルーニング型からイオン温度勾配型へと遷移させる。第二に、電離パターンに依存して、ダイバータリサイクリングにより強いポロイダル非対称性が誘起され得る。バルーニング型の垂直輸送が低磁場側でより強いため、中性粒子は高磁場側でより深くプラズマ中に浸透し、そこで顕著な電離と放射が生じる。ダイバータ中性粒子密度が増加すると、ダイバータ板は冷却される一方でプラズマ密度は増加し、その効果は高磁場側でより強い。力学過程の多くはX点の直近およびセパラトリクスに沿って生じ、これらはFCIアプローチによって分解可能である。モデルとコードを拡張する余地は残されているが、我々の結果は、周辺SOL減衰長などの核融合炉の主要な設計課題に対して予測能力が手の届く範囲にあるという確信を与えるものである。