The effect of ion-neutral collisions on the dynamics of potential edge biasing in a tokamak plasma is studied. Under the influence of such collisions the ions and electrons drift differently thereby creating a non-ambipolar mechanism that impacts the radial electric field created by the biasing. This is similar to the effect of electron and ion mobilities that has been investigated in the past (Shankar et al 2024 Nucl. Fusion64 076041). In this work, we carry out a consolidated investigation of the edge biasing dynamics in the presence of both ion-neutral collisions and electron/ion mobility contributions. Our detailed numerical simulations of an extended set of model equations reveal that both these contributions permit a different level of turbulence to exist. However, the extent of their individual impacts and influence on the spectral characteristics of the turbulence differ as a function of the plasma parameters. We present a detailed analysis of the physical origin of the stabilizing contribution due to ion-neutral collisions, followed by a comparison with similar effects arising from electron/ion mobility contributions. The practical implications of our findings for edge control in low-temperature tokamaks are discussed.
トカマクプラズマにおけるポテンシャル周辺バイアス印加のダイナミクスに対するイオン-中性粒子衝突の影響を研究した。そのような衝突の影響下では、イオンと電子は異なるようにドリフトし、それによってバイアス印加によって生成される径方向電場に影響を与える非両極性機構を生み出す。これは、過去に調査された電子およびイオンの移動度の効果と類似している（Shankar et al 2024 Nucl. Fusion64 076041）。本研究では、イオン-中性粒子衝突と電子/イオン移動度の寄与の両方が存在する場合の周辺バイアス印加ダイナミクスについて、統合的な調査を行う。拡張された一連のモデル方程式に対する詳細な数値シミュレーションにより、これらの寄与の両方が異なるレベルの乱流の存在を許容することが明らかになる。しかしながら、それらの個々の影響の程度と乱流のスペクトル特性への影響は、プラズマパラメータの関数として異なる。我々は、イオン-中性粒子衝突による安定化寄与の物理的起源の詳細な解析を示し、続いて電子/イオン移動度の寄与から生じる類似の効果との比較を示す。低温トカマクにおける周辺制御に対する我々の結果の実用的な意味合いについて議論する。