A full orbit test-particle approach is used to study the collisional transport of impurity (carbon) ions in spherical tokamak (ST) plasmas with transonic and subsonic toroidal flows. The efficacy of this approach is demonstrated by reproducing the results of classical transport theory in the large aspect ratio limit. The equilibrium parameters used in the ST modelling are similar to those of plasmas in the MAST experiment. The effects on impurity ion confinement of both counter-current and co-current rotation are determined. Various majority ion density and temperature profiles, approximating measured profiles in rotating and non-rotating MAST plasmas, are used in the modelling. It is shown that transonic rotation (both counter-current and co-current) has the effect of reducing substantially the confinement time of the impurity ions. This effect arises primarily because the impurity ions, displaced by the centrifugal force to the low field region of the tokamak, are subject to a collisional diffusivity that is greater than the flux surface-averaged value of this quantity (Helander 1998 Phys. Plasmas5 1209). For a given set of plasma profiles, the ions are found to be significantly less well confined in co-rotating plasmas than in counter-rotating plasmas. The poloidal distribution of losses exhibits a pronounced up/down asymmetry that is consistent with the direction of the net vertical drift of the impurity ions.
完全なテスト粒子アプローチを用いて、遷音速および亜音速トロイダル流を有する球状トカマク（ST）プラズマにおける不純物（炭素）イオンの衝突輸送を研究する。このアプローチの有効性は、大アスペクト比極限における古典輸送理論の結果を再現することによって実証される。STモデリングに用いられる平衡パラメータは、MAST実験のプラズマのものと類似している。逆電流方向および順電流方向の回転の両方が不純物イオン閉じ込めに及ぼす影響が決定される。回転するおよび非回転のMASTプラズマにおける測定されたプロファイルを近似する、様々な主イオン密度および温度プロファイルがモデリングに用いられる。遷音速回転（逆電流方向および順電流方向の両方）は、不純物イオンの閉じ込め時間を大幅に短縮する効果を持つことが示される。この効果は主として、遠心力によってトカマクの低磁場領域へ変位した不純物イオンが、この量の磁気面平均値よりも大きい衝突拡散係数を受けるために生じる（Helander 1998 Phys. Plasmas5 1209）。与えられたプラズマプロファイルのセットに対して、イオンは順電流方向に回転するプラズマにおいて逆電流方向に回転するプラズマよりも有意に閉じ込めが悪いことが見出される。損失のポロイダル分布は、不純物イオンの正味の垂直方向ドリフトの方向と一致する顕著な上下非対称性を示す。