In magnetized fusion devices, cross field impurity transport is often dominated by turbulence, in particular in the scrape-off layer. In these outer regions of the plasma, fluctuations of plasma parameters can be comparable to mean values, and the way ionization and recombination sources are treated in transport codes becomes questionnable. In fact, sources are calculated using the mean density and temperature values, with no account of fluctuations. In this work we investigate the modeling uncertainties introduced by this approximation, both qualitatively and quantitatively for the local ionization equilibrium. As a first step transport effects are neglected, and their role will be discussed in a companion paper. We show that temperature fluctuations shift the ionization balance towards lower temperatures, essentially because of the very steep temperature dependence of the ionization rate coefficients near the threshold. To reach this conclusion, a thorough analysis of the time scales involved is carried out, in order to devise a proper way of averaging over fluctuations. The effects are found to be substantial only for fairly large relative fluctuation levels for temperature, that is of the order of a few tens of percents.
磁化された核融合装置において、断面方向の不純物輸送は、特にスクレイプオフ層において、しばしば乱流によって支配される。プラズマのこれらの外側領域では、プラズマパラメータの変動は平均値に匹敵し得るため、輸送コードにおける電離および再結合源の取り扱いは疑問視されるようになる。実際、これらの源は平均密度および平均温度の値を用いて計算され、変動は考慮されない。本研究では、この近似によって導入されるモデリングの不確実性を、局所電離平衡に対して定性的および定量的に調査する。第一段階として輸送効果は無視され、その役割については姉妹論文で議論される。温度変動が電離平衡を低温側へシフトさせることを示すが、これは本質的に、閾値近傍における電離率係数の温度依存性が非常に急峻であるためである。この結論に到達するために、関与する時間スケールの徹底的な解析が行われ、変動を平均化する適切な方法を考案する。その効果は、温度の相対変動レベルがかなり大きい場合、すなわち数十パーセントのオーダーである場合にのみ、顕著であることが見出された。