The problem of impurity transport in fusion plasmas is of extraordinary importance and has been intensively studied for a long time. Nevertheless the experimentally found behaviour of impurity transport characteristics, such as diffusivity and pinch-velocity and, in particular, their dependence on the impurity ion charge, Z, has not been completely understood yet. In this paper the model for the impurity anomalous transport is developed further by taking into account the effects of impurity ion collisions with the main plasma components which become more and more important with increasing impurity charge. In linearized transport equations these effects are included as friction, thermal forces and collision energy exchange, affecting the perturbations of impurity ion parallel velocity and temperature, correspondingly. New terms can provide significant Z-dependence of the impurity anomalous convection and the density peaking factor. A numerical assessment is done for plasma parameters typical in the tokamak JET, with anomalous transport due to the ion temperature gradient/trapped electron unstable modes.
核融合プラズマにおける不純物輸送の問題は極めて重要であり、長期間にわたって集中的に研究されてきた。それにもかかわらず、不純物輸送特性、例えば拡散係数やピンチ速度、特にそれらの不純物イオン電荷Zへの依存性に関して実験的に見出された挙動は、未だ完全には理解されていない。本論文では、不純物異常輸送のモデルを、不純物イオン電荷の増加に伴いますます重要となる、主プラズマ成分との不純物イオン衝突の効果を考慮に入れることによってさらに発展させる。線形化輸送方程式において、これらの効果は摩擦、熱力、および衝突エネルギー交換として含まれ、それぞれ不純物イオンの平行速度と温度の摂動に影響を及ぼす。新しい項は、不純物異常対流と密度ピーキング因子の有意なZ依存性をもたらすことができる。数値評価は、トカマクJETに典型的なプラズマパラメータに対して、イオン温度勾配/捕捉電子モードによる異常輸送を伴う条件で実施される。