AbstractA description is given of the models and resulting characteristics of the plasma adjacent to material surfaces that comprise the divertor and first wall of magnetic fusion energy devices under normal operation conditions. This thin edge-plasma region begins a short distance inside of the so-called separatrix, which divides the core domain of confined magnetic field lines from the scrape-off layer domain of open fields lines that pass through material surfaces; edge transport simulations give a unified description of the plasma throughout this region. In addition to the plasma fuel components escaping from the core (i.e. deuterium and tritium ions and their neutralizing electrons), models are included for neutral gas and impurities evolved from surfaces or injected. The confining magnetic field, B, is generally large enough to provide substantial enhancement of confinement normal to B compared to along B, resulting in steep cross-field gradients of plasma parameters. Three distinct types of edge-plasmas are illustrated, depending on the plasma collisionality, which are named as follows: sheath-limited, high-recycling, and detached plasmas. Examples of each type are given, together with the corresponding plasma conditions produced at the material surface boundaries. Detailed results are presented for the edge-plasmas of the ARIES-AT and FIRE tokamak designs. The edge-plasma characteristics calculated here provide the plasma profiles needed for other codes which perform detailed modeling of plasma sheath formation, surface modification via sputtering/redeposition, and recycled neutral-particle transport as detailed by other papers in this issue.
磁気核融合エネルギー装置のダイバータおよび第一壁を構成する材料表面に隣接するプラズマのモデルと、その結果得られる特性について説明する。この薄いエッジプラズマ領域は、閉じ込め磁力線のコア領域と、材料表面を通過する開放磁力線のスクレイプオフ層領域とを分ける、いわゆるセパラトリックスの内側から短い距離の範囲に始まる。エッジ輸送シミュレーションは、この領域全体にわたるプラズマの統一的記述を与える。コアから流出するプラズマ燃料成分（すなわち重水素および三重水素イオンと、それらを中和する電子）に加えて、中性ガスおよび表面から放出されるか注入された不純物のモデルも含まれる。閉じ込め磁場Bは一般に十分大きく、Bに平行な方向と比較してBに垂直な方向の閉じ込めを実質的に強化し、その結果、プラズマパラメータの急峻な断面勾配が生じる。プラズマの衝突頻度に応じて、3つの異なるタイプのエッジプラズマが示される。すなわち、シース制限型、高リサイクリング型、およびデタッチ型と命名されるものである。各タイプの例が、材料表面境界で生じる対応するプラズマ条件とともに示される。ARIES-ATおよびFIREトカマク設計のエッジプラズマについて詳細な結果が提示される。ここで計算されたエッジプラズマ特性は、プラズマシース形成、スパッタリング/再堆積による表面改質、およびリサイクル中性粒子輸送の詳細なモデリングを行う他のコードに必要なプラズマプロファイルを提供するものであり、その詳細は本号の他の論文で述べられている。