Electron impact multiple ionization (EIMI) and charge exchange (CX) are two atomic processes that are often neglected in investigations of charge state distributions (CSDs). However, previous investigations have demonstrated that EIMI has a non-negligible effect on the dynamic equilibrium of iron ions, although it has smaller cross sections compared to electron impact single ionization (EISI). The effect of EIMI on the tungsten (W) ions in fusion plasmas is still unknown. Furthermore, no previous studies have assessed the potential impact of CX on CSDs. To this end, we conducted benchmark calculations of the ionization balance for W ions using rate coefficients for various atomic processes, including EISI, EIMI, radiative recombination, dielectronic recombination, and CX, and investigated the influence of EIMI and CX on the ionization balance of W ions in fusion plasmas. The results indicate that, for equilibrium plasmas, the impact of EIMI is minimal and can typically be ignored. However, in non-equilibrium plasmas, the influence of EIMI can be significant. Notably, for high-temperature plasmas (i.e. temperatures reaching 104 eV or higher), there are significant differences in the CSDs when EIMI is included versus neglected, with discrepancies reaching up to 40%. In addition, the CX process affects the distribution of high charge state W ions by more than 100% at its maximum impact and increases the timescale required to reach equilibrium. These findings provide valuable insights for understanding and modeling the ionization balance in core fusion plasmas.
電子衝撃多重電離（EIMI）と電荷交換（CX）は、電荷状態分布（CSD）の調査においてしばしば無視される2つの原子過程である。しかし、これまでの研究により、EIMIは電子衝撃単電離（EISI）と比較して断面積が小さいものの、鉄イオンの動的平衡に対して無視できない影響を及ぼすことが実証されている。核融合プラズマ中のタングステン（W）イオンに対するEIMIの影響は依然として不明である。さらに、CSDに対するCXの潜在的な影響を評価した先行研究はない。この目的のために、我々はEISI、EIMI、放射再結合、誘電再結合、CXを含む様々な原子過程の速度係数を用いて、Wイオンの電離平衡のベンチマーク計算を実施し、核融合プラズマ中のWイオンの電離平衡に対するEIMIおよびCXの影響を調査した。結果は、平衡プラズマではEIMIの影響は最小限であり、通常は無視できることを示している。しかし、非平衡プラズマではEIMIの影響は顕著になり得る。特に、高温プラズマ（すなわち、104 eV以上に達する温度）では、EIMIを含める場合と無視する場合とでCSDに有意な差が生じ、その差は最大40%に達する。さらに、CX過程は、高電荷状態のWイオンの分布に最大で100%以上の影響を与え、平衡に達するのに必要な時間スケールを増大させる。これらの知見は、コア核融合プラズマにおける電離平衡の理解とモデル化に貴重な洞察を提供する。