The centrifugal force effects from toroidal rotation in improved confinement plasmas are analyzed on high-Z impurities in tokamaks. Tungsten (W) transport simulations are performed using the impurity transport code developed in the integrated code TASK. The geometric factors PA and PB are introduced into the neoclassical transport coefficients to include the effects of the toroidal rotation, which come from poloidal asymmetry in the high-Z impurity profiles. Inward neoclassical particle pinch driven by the main ion density gradient is enhanced by the poloidal asymmetry to be the dominant mechanism for W accumulation in the plasma central region. Simulations with experimental plasma profiles show good agreement with the experimental results and first-principle simulation results in the H-mode. In the hybrid mode and advanced mode, the impurity accumulation is enhanced in the internal transport barrier (ITB) regions. The condition to suppress impurity accumulation is investigated by calculating dependencies on the toroidal rotation velocity and ITB position. The neoclassical transport is sufficiently small with the prospected ITER condition of the Mach number of main ions Mi ∼ 0.1. The impurity transport inside the ITB is strongly influenced by competition between the density peaking effect and the temperature screening effect, and the present simulations show suppression of the impurity accumulation with the outer ITB position to improve the plasma performance, due to the relatively larger temperature gradient of the main ion.
改善閉じ込めプラズマにおけるトロイダル回転による遠心力効果が、トカマク中の高Z不純物に対して解析された。統合コードTASKで開発された不純物輸送コードを用いて、タングステン(W)輸送シミュレーションが実行された。高Z不純物分布におけるポロイダル非対称性に由来するトロイダル回転の効果を取り入れるために、幾何学的因子PAおよびPBが新古典輸送係数に導入された。主イオン密度勾配によって駆動される内向き新古典粒子ピンチは、ポロイダル非対称性によって強化され、プラズマ中心領域におけるW蓄積の支配的機構となる。実験プラズマ分布を用いたシミュレーションは、Hモードにおける実験結果および第一原理シミュレーション結果と良好に一致する。ハイブリッドモードおよびアドバンストモードでは、内部輸送障壁(ITB)領域において不純物蓄積が強化される。不純物蓄積を抑制する条件が、トロイダル回転速度およびITB位置への依存性を計算することによって調べられた。主イオンのマッハ数Mi ∼ 0.1の想定されるITER条件では、新古典輸送は十分に小さい。ITB内部の不純物輸送は、密度ピーキング効果と温度スクリーニング効果の競合に強く影響され、本シミュレーションは、主イオンの比較的大きな温度勾配により、外側のITB位置での不純物蓄積の抑制とプラズマ性能の改善を示している。