Global kinetic effect on the collisionality dependence of the neoclassical toroidal viscosity in the superbanana-plateau regime

スーパーバナナ・プラトー領域での新古典トロイダル粘性の衝突周波数依存性における大域的運動論効果

松岡 清吉 ; 井戸村 泰宏   ; 佐竹 真介*

Matsuoka, Seikichi; Idomura, Yasuhiro; Satake, Shinsuke*

軸対称トカマクにおいて、プラズマ回転分布に大きく影響する非軸対称磁場摂動の効果がプラズマ性能や不安定性制御の観点から注目されている。近年、NTV解析について、バウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が問題となっていた。本研究では、二つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いた解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、NTV解析における理論モデルとシミュレーションの不一致が、(1)バウンス平均理論で考えられている速度空間内の共鳴構造が粒子の大域的な軌道効果によって消失すること、(2)大域的な粒子軌道効果による速度空間内の微細構造形成、の二点によるものであることを明らかにした。

Effects of non-axisymmetric magnetic field perturbations have attracted much attention from the view point of the control of the plasma performance and instabilities. Recent studies pointed out that the qualitative discrepancy of the NTV prediction exist between a theoretical bounce-averaged model and a global kinetic simulation. It is crucial to clarify the cause of the discrepancy to establish a reliable basis for the NTV predictions. In this work, we perform two types of global kinetic simulations for the NTV to investigate the discrepancy from the theoretical model. As a result, it is first demonstrated that the discrepancy arises owing to the following two mechanisms; (1) resonant structures predicted in the bounce-averaged model disappear due to the large particle orbit in the global kinetic simulations, and (2) fine scale structures are generated in the velocity space in the global kinetic simulations.