Gyrokinetic studies of turbulence, equilibrium, and flows in the tokamak edge

トカマク端における乱流,平衡,プラズマ流のジャイロ運動論的研究

Scott, B. D.*; Da Silva, F.*; Kendl, A.*; 宮戸 直亮; Ribeiro, T.*

Scott, B. D.*; Da Silva, F.*; Kendl, A.*; Miyato, Naoaki; Ribeiro, T.*

ジャイロ運動論に基づくトカマク端乱流の理論及びシミュレーションの進展について報告する。強いEB流の存在する場合のジャイロ運動論的ラグランジアンの新しい定式化を構築した。それは従来から用いられてきた形式及び簡約化MHDモデルと対応づけが可能である。粒子,運動量,エネルギー及びエントロピーの保存が理論的に示され、シミュレーションにおいても確認された。新古典輸送及びMHD平衡が分布関数全体(total-f)を電磁的に解くシミュレーションモデルFEFIを用いて再現された。摂動分布関数(delta-f)によるジャイロ運動論的周辺乱流シミュレーションを局所的な磁束チューブモデルdelta-FEFIを用いて各磁気面で行い、プラズマ端-炉心の境界領域における結果を示す。また、現在進行中のELM崩壊シナリオのジャイロ流体における研究も報告する。ペデスタル部におけるブートストラップ電流が不安定モード・乱流にどのような影響を与えるかを考察する。

We report on developments in the theory and computation of gyrokinetic turbulence in the tokamak edge. A new formulation of the gyrokinetic Lagrangian for the strong EB-flow regime is been found, with clear correspondence to previous forms and to reduced MHD. Conservation of energy, mo-mentum, entropy, and particles is demonstrated at both theoretical and computational level. Neoclassical phenomena and MHD equilibration are shown in our electromagnetic total-f phase-space computational model FEFI. Delta-f gyrokinetic edge turbulence is computed on the full flux surface with the local fluxtube model delta-FEFI and results on the edge/core transition are given. We also present ongoing gyrofluid studies of ELM crash scenarios, including the influence of the bootstrap current in an edge pedestal model on both the initial instability and the resulting turbulence.