A kinetic transport code (EPtran) is developed for the transport of the energetic particles (EPs). The EPtran code evolves the EP distribution function in radius, energy, and pitch angle phase space (r, E, λ) to steady state with classical slowing down, pitch angle scattering, as well as radial and energy transport of the injected EPs (neutral beam injection (NBI) or fusion alpha). The EPtran code is illustrated by treating the transport of NBI fast ions from high-n ITG/TEM micro-turbulence and EP driven unstable low-n Alfvén eigenmodes (AEs) in a well-studied DIII-D NBI heated discharge with significant AE central core loss. The kinetic transport code results for this discharge are compared with previous study using a simple EP density moment transport code ALPHA (R.E. Waltz and E.M. Bass 2014 Nucl. Fusion54 104006). The dominant EP-AE transport is treated with a local stiff critical EP density (or equivalent pressure) gradient radial transport model modified to include energy-dependence and the nonlocal effects EP drift orbits. All previous EP transport models assume that the EP velocity space distribution function is not significantly distorted from the classical 'no transport' slowing down distribution. Important transport distortions away from the slowing down EP spectrum are illustrated by a focus on the coefficient of convection: EP energy flux divided by the product of EP average energy and EP particle flux.
運動論的輸送コード(EPtran)は、高エネルギー粒子(EP)の輸送のために開発された。EPtranコードは、動径、エネルギー、ピッチ角位相空間(r, E, λ)におけるEP分布関数を、古典的減速、ピッチ角散乱、ならびに入射EP(中性粒子ビーム入射(NBI)または核融合アルファ粒子)の動径およびエネルギー輸送を伴って定常状態へと時間発展させる。EPtranコードは、有意なAE中心コア損失を伴う、よく研究されたDIII-D NBI加熱放電において、高n ITG/TEM微視的乱流およびEP駆動不安定な低nアルヴェン固有モード(AEs)からのNBI高速イオン輸送を扱うことによって例示される。この放電に対する運動論的輸送コードの結果は、単純なEP密度モーメント輸送コードALPHA(R.E. Waltz and E.M. Bass 2014 Nucl. Fusion54 104006)を用いた以前の研究と比較される。支配的なEP-AE輸送は、エネルギー依存性とEPドリフト軌道の非局所効果を含むように修正された、局所的なスティッフな臨界EP密度(または等価圧力)勾配動径輸送モデルで扱われる。これまでのすべてのEP輸送モデルは、EP速度空間分布関数が古典的な「輸送なし」減速分布から大きく歪んでいないと仮定している。減速EPスペクトルからの重要な輸送歪みは、対流係数、すなわちEPエネルギー束をEP平均エネルギーとEP粒子束の積で割ったものに着目することによって示される。