The effects of local toroidal field (TF) ripples due to ferromagnetic steels used in test blanket modules (TBMs) in ITER on the radial transport of thermal ions located near the top of the pedestal are investigated using a fully three-dimensional magnetic field orbit following Monte Carlo (F3D-OFMC) code. In the simulation, the three-dimensional motion of 20 000 test particles, distributed near the top of the pedestal (ΨN = 0.91) with the same Maxwellian velocity distribution as the thermal ions at this location, is traced for 1.9 s. In comparison with the number of lost particles in the case without a TBM, the additional loss with three TBM ports expected in ITER is evaluated to be less than 1% of the test particles. The additional losses increase linearly with the number of TBM ports and with the square of the amplitude of the local TF ripple. The poloidal structure of the TF ripple without ferritic inserts and a case with 18 TBM ports are also compared. It is found that cases having the same ripple amplitude at a certain point can have substantially different additional loss rates if the poloidal ripple structure is not the same. The ripple amplitude near the banana tip seems to be the most important factor in determining the radial diffusion of thermal ions.
この研究では、ITERのテストブランケットモジュール（TBM）に使用される強磁性鋼による局所トロイダル磁場（TF）リップルが、ペデスタル上部付近に位置する熱イオンの径方向輸送に及ぼす影響を、完全三次元磁場軌道追跡モンテカルロ（F3D-OFMC）コードを用いて調査する。シミュレーションでは、ペデスタル上部付近（ΨN = 0.91）に分布し、この位置の熱イオンと同じマクスウェル速度分布を持つ20,000個の試験粒子の三次元運動を1.9秒間追跡する。TBMがない場合の損失粒子数と比較して、ITERで想定される3つのTBMポートを備えた場合の追加損失は、試験粒子の1%未満と評価される。追加損失は、TBMポート数に比例し、局所TFリップルの振幅の二乗に比例して増加する。フェライト挿入材がない場合のTFリップルのポロイダル構造と、18のTBMポートを備えた場合の構造も比較される。ある点で同じリップル振幅を持つ場合でも、ポロイダルリップル構造が異なれば、追加損失率が大幅に異なる可能性があることが見出された。バナナ軌道の先端付近のリップル振幅が、熱イオンの径方向拡散を決定する上で最も重要な因子であると思われる。