Comprehensive test electron simulations supported by theory are carried out to determine the diffusion and distribution function of tokamak edge electrons interacting with the lower hybrid (LH) grill electric field. Edge electrons respond to the antenna field by diffusing in velocity space within a region of overlapping LH grill spectrum Fourier modes, and streaming along magnetic field lines in both directions away from the LH grill. The intrinsic electron stochasticity induced by the grill field depends here not only on field strength but also on electron velocity. Electron velocity phases between successive scattering events on wave-guides are thereby strongly correlated with the result that after an initial quasi-linear rise the electron mean velocity and variance show a tendency to saturate and the diffusion coefficient decreases along the grill. The diffusive electron response in velocity space permits the representation of the LH field effect by a Langevin stochastic process, based upon a diffusion coefficient derived herein. Results from corresponding Monte Carlo calculations agree with simulation results which use the full radio-frequency-induced electron trajectories. The rapid radio-frequency timescale ≈1/ωLH in the problem can be thus replaced by the much slower electron transit time across a wave-guide. This gives here a reduction of about ten in CPU time. We also analytically find one-sided solutions of the diffusion electron kinetic equation under thermal Maxwellian boundary conditions imposed at either grill end, describing the two counter-propagating electron populations resonant with the grill spectrum.
包括的なテスト電子シミュレーションと理論に基づく解析を実施し、低混成（LH）グリル電場と相互作用するトカマク端部電子の拡散および分布関数を決定した。端部電子は、LHグリルのフーリエスペクトルモードが重なる速度空間領域内でアンテナ電場により拡散し、磁力線に沿ってLHグリルから両方向にストリーミングする。グリル電場によって誘起される固有の電子確率性は、電場強度だけでなく電子速度にも依存する。連続する散乱事象間の電子速度位相は強く相関するため、初期の準線形上昇後、電子の平均速度と分散は飽和傾向を示し、拡散係数はグリルに沿って減少する。速度空間における電子の拡散応答により、ここで導出した拡散係数に基づくランジュバン確率過程としてLH電場効果を表現することが可能となる。対応するモンテカルロ計算の結果は、無線周波数誘起電子軌道を完全に用いたシミュレーション結果と一致する。問題における高速な無線周波数タイムスケール（≈1/ωLH）は、グリルを横切るはるかに遅い電子通過時間に置き換えることができ、これによりCPU時間を約10分の1に削減できる。さらに、グリルの両端で熱的マクスウェル境界条件を課した電子拡散運動方程式の一方向解を解析的に求め、グリルスペクトルと共鳴する二つの対向伝播電子集団を記述する。