The effects of alpha (α) particles on the transport of helium ash driven by collisionless trapped electron mode (CTEM) turbulence are analytically studied using quasi-linear theory in tokamak deuterium (D) and tritium (T) plasmas. Under the parameters used in this work, the transport of helium ash is mainly determined by the diffusion due to very weak convection. It is found that the ratio between helium ash diffusivity and effective electron thermal conductivity (DHe/χeff) driven by CTEM turbulence, which is a proper normalized parameter for quantifying the efficiency of helium ash removal, is smaller than unity. This indicates the less efficient removal of helium ash through CTEM turbulence as compared with ion temperature gradient (ITG) turbulence in [Angioni et al 2009 Nucl. Fusion49 055013]. However, the efficiency of helium ash removal is increased 55% by the presence of 3% α particles with their density gradient being equivalent to that of electrons, and this enhancement can be further strengthened by steeper profile of α particles. This is mainly because the enhancement of helium ash diffusivity by α particles is stronger than that of the effective electron thermal conductivity. Moreover, the higher fraction of T ions, higher temperature ratio between electrons and thermal ions as well as flatter electron density profile, the stronger enhancement of DHe/χeff, and α particles further strengthen the favorable effects of these parameters on the removal of helium ash.
α粒子が無衝突捕捉電子モード（CTEM）乱流によって駆動されるヘリウム灰の輸送に及ぼす影響を、トカマク重水素（D）およびトリチウム（T）プラズマにおいて、準線形理論を用いて解析的に研究した。本研究で用いたパラメータの下では、ヘリウム灰の輸送は、非常に弱い対流による拡散によって主に決定される。CTEM乱流によって駆動されるヘリウム灰拡散係数と有効電子熱拡散係数の比（DHe/χeff）は、ヘリウム灰除去の効率を定量化する適切な正規化パラメータであるが、1より小さいことが見出された。これは、イオン温度勾配（ITG）乱流と比較して、CTEM乱流によるヘリウム灰の除去効率が低いことを示している[Angioni et al 2009 Nucl. Fusion49 055013]。しかし、ヘリウム灰の除去効率は、α粒子が3%存在し、その密度勾配が電子の密度勾配と同等である場合に55%増加する。この増強は、α粒子の密度勾配がより急峻になることでさらに強められ得る。これは主に、α粒子によるヘリウム灰拡散係数の増強が、有効電子熱拡散係数の増強よりも強いためである。さらに、Tイオンの割合が高いほど、電子と熱イオンの温度比が高いほど、また電子密度分布がより平坦であるほど、DHe/χeffの増強は強くなり、α粒子はヘリウム灰の除去に対するこれらのパラメータの好ましい効果をさらに強める。