Guiding-centre (GC) and full-orbit (FO) simulations of the beam-injected fast ion distribution and the corresponding neutron emissivity have been carried out for magnetohydrodynamics-quiescent National Spherical Torus eXperiment (NSTX) plasmas, using a combination of ASCOT5 and DRESS, to assess the suitability of the GC approximation for fast ions in NSTX. It was found that GC and FO simulations predicted substantially different steady-state distributions in both position and velocity space and different neutron emissivity profiles, leading to a 15% reduction in the predicted global neutron rate for FO relative to GC. These changes accompany a higher magnetic moment in FO, and correspond to a change in particle orbits from co-passing to trapped and stagnation orbits. ASCOT5 was also benchmarked against TRANSP/NUBEAM with input loaded entirely from TRANSP/NUBEAM output files, with agreement found between the GC simulations when finite Larmor radius (FLR) corrections were omitted. ASCOT5 FO and TRANSP/NUBEAM with FLR produced fast ion distributions which differed in localised regions, but predicted global neutron rates which agree within 3%.
磁気流体力学(MHD)的に静穏なNational Spherical Torus eXperiment (NSTX) プラズマに対して、ビーム入射高速イオン分布と対応する中性子放射率のguiding-centre (GC) およびfull-orbit (FO) シミュレーションを、ASCOT5とDRESSの組み合わせを用いて実施し、NSTXにおける高速イオンに対するGC近似の適合性を評価した。GCシミュレーションとFOシミュレーションは、位置空間と速度空間の両方において定常状態分布が大幅に異なり、中性子放射率プロファイルも異なることを予測し、その結果、FOはGCに比べて予測される全中性子率が15%減少することが判明した。これらの変化には、FOにおけるより高い磁気モーメントが伴い、粒子軌道がco-passingからtrappedおよびstagnation軌道へと変化することに対応する。また、ASCOT5をTRANSP/NUBEAMに対してベンチマークし、入力は完全にTRANSP/NUBEAMの出力ファイルから読み込んだ。有限ラーモア半径(FLR)補正を省略した場合、GCシミュレーション間で一致が見られた。ASCOT5 FOとFLR付きTRANSP/NUBEAMは、局所的な領域で異なる高速イオン分布を生成したが、予測される全中性子率は3%以内で一致した。