Ion orbit loss is considered important for generating the radially inward electric field Er in a tokamak edge plasma. In particular, this effect is emphasized in diverted tokamaks with a magnetic X point. In neoclassical equilibria, Coulomb collisions can scatter ions onto loss orbits and generate a radially outward current, which in steady state is balanced by the radially inward current from viscosity. To quantitatively measure this loss-orbit current in an edge pedestal, an ion-orbit-flux diagnostic has been implemented in the axisymmetric version of the gyrokinetic particle-in-cell code XGC. As the first application of this diagnostic, a neoclassical DIII-D H-mode plasma is studied using gyrokinetic ions and adiabatic electrons. The validity of the diagnostic is demonstrated by studying the collisional relaxation of Er in the core. After this demonstration, the loss-orbit current is numerically measured in the edge pedestal in quasisteady state. In this plasma, it is found that the radial electric force on ions from Er approximately balances the ion radial pressure gradient in the edge pedestal, with the radial force from the plasma flow term being a minor component. The effect of orbit loss on Er is found to be only mild.
イオン軌道損失は、トカマク周辺プラズマにおいて半径方向内向きの電場Erを生成するために重要であると考えられている。特に、この効果は磁気X点を有するダイバータ配位のトカマクにおいて強調される。新古典平衡においては、クーロン衝突がイオンを損失軌道へ散乱させ、半径方向外向きの電流を生成し得るが、この電流は定常状態では粘性による半径方向内向きの電流によって釣り合う。この損失軌道電流を周辺ペデスタルにおいて定量的に測定するため、ジャイロ運動論的粒子インセルコードXGCの軸対称版にイオン軌道損失フラックス診断を実装した。この診断の最初の応用として、ジャイロ運動論的イオンと断熱電子を用いて、DIII-Dの新古典ペデスタルプラズマを解析した。まず、この診断の妥当性を、コア領域におけるErの衝突緩和の研究を通じて実証した。その後、準定常状態の周辺ペデスタルにおいて損失軌道電流を数値的に測定した。このプラズマでは、周辺ペデスタルにおいてイオンに対するErからの半径方向の力がイオンの圧力勾配による力とほぼ釣り合い、プラズマ流からの寄与は小さいことが見出された。また、Erに対する軌道損失の影響は軽微であることが示された。