複数の近似モデルに基づくドリフト運動論方程式を用いたヘリカルプラズマのブートストラップ電流計算の比較

Comparison of bootstrap current calculation in helical plasmas among different types of approximations in drift-kinetic equation

Huang, B.*; 佐竹 真介*; 菅野 龍太郎*; 松岡 清吉 

Huang, B.*; Satake, Shinsuke*; Kanno, Ryutaro*; Matsuoka, Seikichi

トロイダルプラズマ中のブートストラップ電流、あるいは平行方向フローは新古典輸送理論によって記述される。最近の研究により、特に径方向に局所近似を施した(径方向ドリフトを完全に無視した)新古典輸送モデルは、その近似の程度によって分類されることが指摘されている。本研究では、三種類の近似モデルに基づく局所近似新古典輸送計算モデルを用いてLHD, HSX及びW7-Xのヘリカル・ステラレータプラズマについて平行方向フローのベンチマーク計算を実施した。その結果、低衝突度のLHDプラズマにおいては、径方向電場が弱い場合に、磁気面に沿った磁場ドリフトを持つモデルでは、他の近似モデルを用いた計算に比べて平行方向フローが大きく変化することが明らかになった。一方で、HSXやW7-Xでは磁場ドリフトの影響は弱く、平行方向フローは他の近似モデルを用いた解析結果とほぼ変わらないことを示した。

The bootstrap current, or the parallel flow in a toroidal plasma is described by the neoclassical transport theory. In recent studies, it was pointed out that numerical models of the radially-local neoclassical transport, in which the radial drift of particles is entirely neglected, can be classified according to approximations used in the models. In this work, we perform a series of benchmarks of the parallel flow for the LHD, HSX, and W7-X by using three types of the local neoclassical transport simulations models. It is shown that the magnetic drift tangential to a flux surface significantly changes the parallel flow when the radial electric field is weak in a low-collisional LHD plasma. We also find that the effect of the tangential drift becomes small in other magnetic configurations of HSX and W7-X.