This paper describes a simulation framework for testing the fast ion loss mechanism associated with the experimentally observed beam ion losses when an externally applied toroidally rotating perturbed magnetic field is used to control edge localized modes in the KSTAR tokamak. The simulations reproduce the key qualitative features of neutral beam injection (NBI) ion detection by a fast ion loss detector. The NBI ion losses in the simulation mainly occur for passing particles due to orbit stochastization, which is caused by orbit resonance with the 3D field perturbations. The relative toroidal angle of NBI ion deposition to the orbit island determines the radial path of the particles between confinement or loss. The fast ion loss quantity depends on the toroidal angle rotation of the 3D field with respect to the beam deposition position. The averaged transport of toroidal canonical angular momentum reveals that linear and nonlinear resonance of the NBI ions within the 3D field are the main factors determining fast ion transport and loss.
本論文では、KSTARトカマクにおいて外部から印加されたトロイダル方向に回転する摂動磁場を用いてエッジ局在モードを制御する際に、実験的に観測された高速イオン損失機構を検証するためのシミュレーションフレームワークについて述べる。シミュレーションは、高速イオン損失検出器による中性粒子ビーム入射（NBI）イオン検出の主要な特徴を再現する。シミュレーションにおけるNBIイオン損失は、主に3次元磁場摂動との軌道共鳴に起因する軌道の確率化によって、通過粒子に対して発生する。NBIイオン堆積位置と軌道島の間の相対的なトロイダル角は、閉じ込めと損失の間の粒子の径方向の軌道を決定する。高速イオン損失量は、ビーム堆積位置に対する3次元磁場のトロイダル方向回転角に依存する。トロイダル方向の正準角運動量の平均輸送は、3次元磁場内でのNBIイオンの線形および非線形共鳴が、高速イオンの輸送と損失を決定する主要因子であることを示している。