Neutral particles play a crucial role in the plasma edge due to their strong interaction with the plasma. To capture all physics details most often a kinetic equation is solved using a Monte Carlo (MC) approach. Unfortunately, the MC noise hampers the convergence assessment of the solution of the coupled plasma-neutral equations. Moreover, the MC calculation time increases for high-collisional detached cases. In these high-collisional cases, however, the kinetic model may be well-approximated by a fluid neutral model, which can be solved deterministically. In this paper, we assess different fluid neutral models by comparing the resulting plasma sources to the sources from an MC simulation of the kinetic equation. The fluid models take into account the microscopic cross-sections and rate coefficients from the AMJUEL-HYDHEL databases, as well as the microscopic TRIM reflection model. We accomplish the latter without the introduction of any user-defined fitting parameters. We show that a pure pressure-diffusion equation provides accurate results for the particle source, but is inaccurate for the parallel momentum and ion energy source. Adding a parallel momentum equation gives maximum errors of about 9% for the momentum and 32% for the energy source. These errors are further reduced to respectively 6% and 14% by adding a separate neutral energy equation.
中性粒子は、プラズマとの強い相互作用により、プラズマ端部において重要な役割を果たす。すべての物理的詳細を捉えるためには、通常、運動論方程式をモンテカルロ（MC）法を用いて解く。しかしながら、MCノイズは、結合されたプラズマ-中性粒子方程式の解の収束評価を妨げる。さらに、高衝突性のデタッチド状態では、MC計算時間が増大する。このような高衝突性の場合には、運動論モデルは流体中性粒子モデルによって良好に近似され得るが、流体モデルは決定論的に解くことができる。本論文では、異なる流体中性粒子モデルを、運動論方程式のMCシミュレーションから得られるソース項と結果を比較することにより評価する。流体モデルには、AMJUEL-HYDHELデータベースからの微視的断面積と速度係数、ならびに微視的TRIM反射モデルが考慮されている。我々は、ユーザー定義のフィッティングパラメータを導入することなく、この評価を達成する。純粋な圧力拡散方程式は、粒子ソース項に対して正確な結果を与えるが、平行方向運動量ソース項およびイオンエネルギーソース項に対しては不正確であることが示される。平行方向運動量方程式を追加することで、運動量ソース項の最大誤差は約9%、エネルギーソース項の最大誤差は約32%となる。さらに、別個の中性粒子エネルギー方程式を追加することにより、これらの誤差はそれぞれ6%および14%に低減される。