Carbon and nitrogen impurity transport coefficients are determined from gas puff experiments carried out during repeat L-mode discharges on the Mega-Amp Spherical Tokamak (MAST) and compared against a previous analysis of helium impurity transport on MAST. The impurity density profiles are measured on the low-field side of the plasma, therefore this paper focuses on light impurities where the impact of poloidal asymmetries on impurity transport is predicted to be negligible. A weak screening of carbon and nitrogen is found in the plasma core, whereas the helium density profile is peaked over the entire plasma radius. Both carbon and nitrogen experience a diffusivity of the order of 10 m2s−1 and a strong inward convective velocity of ∼40 m s−1 near the plasma edge, and a region of outward convective velocity at mid-radius. The measured impurity transport coefficients are consistent with neoclassical Banana-Plateau predictions within . Quasi-linear gyrokinetic predictions of the carbon and helium particle flux at two flux surfaces, and , suggest that trapped electron modes are responsible for the anomalous impurity transport observed in the outer regions of the plasma. The model, combining neoclassical transport with quasi-linear turbulence, is shown to provide reasonable estimates of the impurity transport coefficients and the impurity charge dependence.
炭素および窒素不純物の輸送係数は、メガアンペア球状トカマク（MAST）における繰り返しLモード放電中に実施されたガス入射実験から決定され、MASTにおけるヘリウム不純物の輸送の以前の解析と比較された。不純物密度プロファイルはプラズマの低磁場側で測定されたため、本論文は、ポロイダル非対称性が不純物輸送に及ぼす影響が無視できると予測される軽不純物に焦点を当てている。炭素および窒素の弱いスクリーニングがプラズマコアで見出された一方、ヘリウム密度プロファイルはプラズマ半径全体にわたってピークを示した。炭素と窒素の両方は、プラズマ端部近傍で約10 m²s⁻¹のオーダーの拡散係数と約40 m s⁻¹の強い内向き対流速度を経験し、中間半径では外向き対流速度の領域が見られた。測定された不純物輸送係数は、誤差範囲内でバナナ・プラトー新古典論の予測と一致した。2つの磁気面（ρおよびρ）における炭素およびヘリウム粒子束のジャイロ運動論的準線形予測は、捕捉電子モードがプラズマ外部領域で観測された異常不純物輸送の原因であることを示唆している。新古典輸送と準線形乱流を組み合わせたモデルは、不純物輸送係数および不純物電荷依存性の合理的な推定値を提供することが示された。