Impact of toroidal rotation and safety factor on ion turbulent transport in tokamaks

トカマクにおけるイオン乱流輸送へのトロイダル回転と安全係数の影響

井戸村 泰宏   ; Jolliet, S.; 吉田 麻衣子; 浦野 創

Idomura, Yasuhiro; Jolliet, S.; Yoshida, Maiko; Urano, Hajime

大域的ジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dを用いてイオン温度勾配駆動(ITG)乱流におけるトロイダル回転と安全係数qの影響を調べた。回転スキャン数値実験ではトロイダル回転に依存して径電場Erが変化する。Er分布によって局所的な輸送レベルは影響を受けるが、そのシア率が平均的に同程度であれば大域的な輸送特性は変化しない。qスキャン数値実験では大きなqにおいて乱流輸送が大きく増大する。ここで、qが大きいとErシアによる線形ITGモードの安定化効果が弱まることがわかった。イオン熱輸送と非拡散的な運動量輸送の両方が増大する。前者によりイオン温度勾配が低下するのに対し、後者はより大きな内側への運動量束、および、プラズマ炉心の電流方向の自発回転をもたらす。

An impact of the toroidal rotation and the safety factor q on the ion temperature gradient driven (ITG) turbulence is studied using a global gyrokinetic toroidal full-f five dimensional Euleriancode GT5D. In the rotation scan numerical experiments, the radial electric field Er profile is changed depending on the toroidal rotation. Although local transport levels are affected by the Er profile, global transport properties are not changed, when the magnitudes of its shearing rate are in similar levels on average. In the q scan numerical experiments, turbulent transport is significantly enhanced at higher q. It is found that the stabilizing effect of Er shear on liner ITG modes becomes less effective at higher q. Both the ion heat transport and the non-diffusive momentum transport are enhanced. The former leads to lower ion temperature gradient, while the latter produces larger inward momentum flux and co-current spontaneous rotation in the plasma core.