In this work, we extend previous analytic theories for the neoclassical transport of a trace heavy impurity in a rotating plasma in the Pfirsch–Schlüter regime. The complete diffusive and convective components of the ambipolar particle flux are derived. The solution is valid for arbitrary impurity charge and impurity Mach number and for general geometry. Inclusion of finite main-ion temperature gradient effects is shown in the small ion Mach number limit. A simple interpolation formula is derived for the case of high impurity charge and circular geometry. While an enhancement of the diffusion coefficient is found for order one impurity Mach number, a reduction due to the rotation-driven poloidal asymmetry in the density occurs for very large Mach number.
本論文では、回転プラズマ中の微量不純物の新古典輸送に関する従来の解析理論を、ピュルシュー・シュリュータ領域において拡張する。非対称拡散成分と対流成分からなる両極性粒子束の完全な表式を導出する。この解は、任意の不純物電荷および不純物マッハ数、ならびに一般の幾何学的配位に対して有効である。有限の主イオン温度勾配の効果は、イオンマッハ数が小さい極限において組み込まれることが示される。高不純物電荷かつ円形断面幾何学の場合に対して、簡潔な補間公式を導出する。不純物マッハ数がオーダー1の場合には拡散係数の増大が認められる一方、非常に大きなマッハ数では、回転駆動によるポロイダル方向の非対称性に起因して密度分布の非対称性が生じ、拡散係数の低減がもたらされる。