In this work, the source of helium (He) ash is explicitly defined in terms of the full energy distribution function of He ions in deuterium–tritium burning plasmas, and the He ash density profile is subsequently predicted by considering both source and radial transport. By numerically solving the Fokker–Planck equation, including the energy diffusion term, we obtain the distribution function of He ions in the full energy range and propose a method to quantitatively define the demarcation energy between energetic alpha () particles and He ash in energy space. The corresponding source of He ash is then calculated. On the one hand, in the low-energy region is significantly higher than the classical slowing down distribution function due to energy diffusion, which indirectly enhances the source of He ash. On the other hand, the directly introduced source term by energy diffusion makes He ions diffuse from the low-energy to the high-energy range, which reduces the source and plays the role of a sink for He ash. Combining the competition between the source and sink, the total source is increased compared to that without energy diffusion. Consequently, the corresponding He ash density profile with the total source is also higher than that without energy diffusion, and closer to that with the source defined by the density of energetic particles (Angioni et al 2009 Nucl. Fusion49 055013). These results underscore the significance of complete kinetic calculations. Moreover, the complete kinetic calculations presented in this work show that a simple source defined by the density of energetic particles provides an accurate description, and therefore leads to a predicted density profile of He ash close to that obtained with the full kinetic calculated source.
本研究では、重水素–トリチウム燃焼プラズマ中のHeイオンの完全なエネルギー分布関数に基づいて、ヘリウム（He）灰のソースを明確に定義し、次にソースと径方向輸送の両方を考慮することにより、He灰密度分布を予測する。エネルギー拡散項を含むFokker–Planck方程式を数値的に解くことにより、全エネルギー範囲におけるHeイオンの分布関数を得て、エネルギー空間における高エネルギーα粒子とHe灰の間の境界エネルギーを定量的に定義する方法を提案する。対応するHe灰のソースをその後計算する。一方で、エネルギー拡散により、低エネルギー領域における分布関数は古典的な減速分布関数よりも有意に高く、これは間接的にHe灰のソースを増強する。他方で、エネルギー拡散によって直接導入されるソース項は、Heイオンを低エネルギー領域から高エネルギー領域へ拡散させ、ソースを減少させ、He灰のシンクの役割を果たす。ソースとシンクの間の競合を組み合わせると、総ソースはエネルギー拡散がない場合と比較して増加する。その結果、総ソースを用いた対応するHe灰密度分布も、エネルギー拡散がない場合よりも高く、高エネルギー粒子の密度で定義されたソースを用いた場合（Angioni et al 2009 Nucl. Fusion49 055013）の分布により近くなる。これらの結果は、完全な運動論的計算の重要性を強調するものである。さらに、本研究で示された完全な運動論的計算は、高エネルギー粒子の密度で定義された単純なソースが正確な記述を提供し、その結果として、完全な運動論的計算によるソースを用いて得られたHe灰密度分布に近い予測密度分布を与えることを示している。