It is well known that the classical Spitzer–Harm–Braginskii expression for the parallel plasma heat flux breaks down in the long mean free path limit, relevant to many practical applications, most crucially power exhaust via the tokamak scrape-off layer (SOL). This problem is usually addressed by limiting the heat flux to some fraction of the free streaming value, with constants of proportionality ασ, where σ ∊ {e,i}, ranging from 0.03 to 3. The following paper presents a brief overview of the problem, compares the results of various kinetic studies, suggests the optimal values of ασ for use in plasma–fluid codes, and examines the impact of these values on 2D SOL simulations using the EDGE2D transport code. In this context, gyro-kinetic parallel heat flux expressions for both electrons and ions are derived from the generalized transport equations—an improved version of Grad's 21-moment approach—and their implications to tokamak modelling are discussed.
プラズマの平行熱流束に対する古典的なSpitzer–Harmの式は、平均自由行程が長い極限において破綻することが広く知られており、これは多くの実用的な応用、特にトカマクのスクレイプオフ層（SOL）におけるパワー排気に最も重大な影響を及ぼす。この問題は通常、熱流束を自由ストリーミング値のある割合に制限することで対処され、その比例定数ασ（σ ∈ {e, i}）は0.03から3の範囲で設定される。本論文では、この問題の概要を示し、様々な運動論的シミュレーションの結果を比較し、プラズマ流体コードで使用するためのασの最適値を提案し、EDGE2D輸送コードを用いた2次元SOLシミュレーションに対するこれらの値の影響を検討する。この文脈において、電子およびイオンの双方に対するジャイロ運動論的平行熱流束の式が、Gradの21モーメント法の改良版である一般化輸送方程式から導出され、トカマクモデリングへのそれらの適用意義について議論する。