Study of a drift wave-zonal mode system based on global electromagnetic landau-fluid ITG simulation in toroidal plasmas

トロイダルプラズマ中のイオン温度勾配駆動乱流のグローバルランダウ流体シミュレーションに基づくドリフト波-帯状モード系の研究

宮戸 直亮; Li, J. Q.*; 岸本 泰明

Miyato, Naoaki; Li, J. Q.*; Kishimoto, Yasuaki

グローバルランダウ流体コードを用いて、トカマクプラズマ中の電磁的イオン温度勾配駆動乱流-帯状モード系を調べた。トカマクプラズマにおいては、安全係数が低い領域で時間変動しない静的な帯状流が、安全係数が高い領域でgeodesic acoustic mode(GAM)と呼ばれる時間的に振動する帯状流が現れる。静的な帯状流は乱流輸送を効果的に抑制するが、振動帯状流は乱流輸送をあまり抑制しない。このため、静的帯状流が支配的となる低安全係数領域では帯状流が乱流を圧倒する。一方、高安全係数領域では、帯状流が振動するため、乱流は活発なままである。したがって、安全係数分布を制御し、帯状流の性質を変えることにより、乱流輸送を抑え、核融合プラズマの閉じ込めを改善できる可能性がある。

Using a global Landau fluid code in toroidal geometry, an electromagnetic ion temperature gradient (ITG) driven turbulence-zonal mode system is investigated. Two different types of zonal flows, i.e. stationary zonal flows in a low (safety factor) region and oscillatory ones in a high region which are called geodesic acoustic modes (GAM), are found to be simultaneously excited in a torus. The stationary flows efficiently suppress turbulent transport, while the oscillatory ones weakly affect the turbulence due to their time varying nature. Therefore in the low region where the zonal flows are almost stationary, the zonal flows are dominant over the turbulence. On the other hand, the turbulence is still active in the high region where the zonal flows are oscillatory.