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Electromagnetic effects on zonal mode generation and turbulent transport in tokamak plasmas

トカマクプラズマにおける帯状モードと乱流輸送に対する電磁的効果

宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.*; 徳田 伸二

Miyato, Naoaki; Kishimoto, Yasuaki; Li, J.*; Tokuda, Shinji

帯状流だけでなく帯状磁場も含む帯状モードの生成及び乱流輸送に対する電磁的あるいは有限ベータ効果を電磁的イオン温度勾配(ITG)駆動乱流のグローバル流体シミュレーションにより調べた。帯状磁場は低次のオーダーの有理面で生成され、それはトロイダルモードの粗な取り方の影響を受ける。帯状流の生成を支配する三要素(レイノルズ応力,マクスウェル応力,geodesic transfer)の寄与を解析し、全体としてはレイノルズ応力が帯状流を生成し、geodesic transferがエネルギーシンクになっているが、低次のオーダーの有理面でそれらの寄与が逆転することを発見した。これは磁場揺動を無視した静電的な場合には見られなかった。

Electromagnetic or finite beta effects on generation of zonal modes, which include zonal magnetic fields as well as the zonal flows, and turbulent transport are investigated by global fluid simulations of electromagnetic ion temperature gradient (ITG) driven turbulence. The zonal magnetic fields are generated at low order rational surface. Coarse choice of toroidal modes affects zonal magnetic field generation. Three drives for the zonal flows, Reynolds stress, Maxwell stress and geodesic transfer, are analysed. The Reynolds stress contribution balances with the geodesic transfer and drives the zonal flows in almost whole region. It is found that the Reynolds stress and the geodesic transfer contributions change sign at low order rational surfaces. This is not observed in the electrostatic case.

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