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ASCOT: Solving the kinetic equation of minority particle species in tokamak plasmas

机译：ASCOT：求解托卡马克等离子体中少数颗粒物种的动力学方程

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A comprehensive description of methods, suitable for solving the kinetic equation for fast ions and impurity species in tokamak plasmas using a Monte Carlo approach, is presented. The described methods include Hamiltonian orbit-following in particle and guiding center phase space, test particle or guiding center solution of the kinetic equation applying stochastic differential equations in the presence of Coulomb collisions, neoclassical tearing modes and Alfvén eigenmodes as electromagnetic perturbations relevant to fast ions, together with plasma flow and atomic reactions relevant to impurity studies. Applying the methods, a complete reimplementation of the well-established minority species code ASCOT is carried out as a response both to the increase in computing power during the last twenty years and to the weakly structured growth of the code, which has made implementation of additional models impractical. Also, a benchmark between the previous code and the reimplementation is accomplished, showing good agreement between the codes.
机译：介绍了适用于使用蒙特卡洛方法求解托卡马克等离子体中快速离子和杂质物种动力学方程的方法的全面描述。所描述的方法包括在粒子和导引中心相空间中的哈密顿轨道跟踪，在存在库仑碰撞的情况下应用随机微分方程的动力学方程的测试粒子或导引中心解，作为与快速离子有关的电磁扰动的新古典撕裂模式和Alfvén本征模式，以及与杂质研究相关的等离子体流和原子反应。应用这些方法，对既定的少数物种代码ASCOT进行了完全重新实现，以应对过去二十年来计算能力的提高以及该代码结构化程度较弱的增长，从而实现了额外的实现模型不切实际。此外，在先前代码和重新实现之间的基准测试也已完成，显示了代码之间的良好一致性。

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