We investigate ion and impurity transport in turbulent, possibly anisotropic, magnetic fields. The turbulent magnetic field is modeled as a correlated stochastic field, with Gaussian distribution function and prescribed spatial auto-correlation function, superimposed onto a strong background field. The (running) diffusion coefficients of ions are determined in the three-dimensional environment, using two alternative methods, the semi-analytical decorrelation trajectory (DCT) method, and test-particle simulations. In a first step, the results of the test-particle simulations are compared with and used to validate the results obtained from the DCT method. For this purpose, a drift approximation was made in slab geometry, and relatively good qualitative agreement between the DCT method and the test-particle simulations was found. In a second step, the ion species He, Be, Ne and W, all assumed to be fully ionized, are considered under ITER-like conditions, and the scaling of their diffusivities is determined with respect to varying levels of turbulence (varying Kubo number), varying degrees of anisotropy of the turbulent structures and atomic number. In a third step, the test-particle simulations are repeated without drift approximation, directly using the Lorentz force, first in slab geometry, in order to assess the finite Larmor radius effects, and second in toroidal geometry, to account for the geometric effects. It is found that both effects are important, most prominently the effects due to toroidal geometry and the diffusivities are overestimated in slab geometry by an order of magnitude.
我々は、乱流的で、場合によっては非等方的な磁場中におけるイオン輸送と不純物輸送を調査する。乱流磁場は、ガウス分布関数と所定の空間自己相関関数を持つ相関確率場としてモデル化され、強い背景磁場に重ね合わせられる。イオンの（実行）拡散係数は、3次元環境において、半解析的デコリレーション軌跡（DCT）法とテスト粒子シミュレーションの2つの代替手法を用いて決定される。第一段階として、テスト粒子シミュレーションの結果は、DCT法から得られた結果と比較され、その検証に用いられる。この目的のため、スラブ幾何学においてドリフト近似が行われ、DCT法とテスト粒子シミュレーションの間に比較的良好な定性的一致が見出された。第二段階として、全て完全電離を仮定したイオン種He、Be、Ne、Wが、ITER類似条件下で考察され、それらの拡散係数のスケーリングが、乱流レベル（ varying Kubo number ）、乱流構造の非等方性の程度、および原子番号に対して決定される。第三段階として、テスト粒子シミュレーションはドリフト近似を用いずに、ローレンツ力を直接使用して繰り返される。まずスラブ幾何学において、有限ラーモア半径効果を評価するためであり、次にトロイダル幾何学において、幾何学的効果を考慮するためである。両方の効果が重要であることが見出され、最も顕著なのはトロイダル幾何学に起因する効果であり、拡散係数はスラブ幾何学では一桁過大評価される。