Interactions between neoclassical effects and turbulence in toroidal momentum transport, and comparison between flux driven and gradient driven simulations

トロイダル運動量輸送における新古典効果と乱流の相互作用、および、熱源駆動/勾配駆動シミュレーションの比較

井戸村 泰宏   

Idomura, Yasuhiro

熱源駆動full-fジャイロ運動論シミュレーションと勾配駆動delta-fジャイロ運動論シミュレーションの比較をi)乱流運動量輸送、および、ii)プラズマサイズと加熱パワーに対するイオン温度勾配駆動乱流のスケーリングについて議論する。前者の問題においては、乱流輸送と新古典輸送を含む両極性条件が運動量輸送とそれによって得られるプラズマ回転分布の評価において必要不可欠である。後者の問題においては、局所的なパワーバランス条件の下での温度揺動と乱流輸送の自己無撞着な相互作用が加熱パワーに依存する閉じ込め劣化現象を引き起こす。これらの物理機構はfull-fシミュレーションに特有のものであり、プラズマ閉じ込め性能の評価に大きく影響する。

Comparisons between flux driven full-f gyrokinetic simulations and gradient driven delta-f gyrokinetic simulations are discussed with respect to i) turbulent momentum transport and ii) plasma size and power scaling of ion temperature gradient driven turbulence. In the former problem, the ambipolar condition including both turbulent and neoclassical transport is essential in estimating momentum transport and resulting plasma rotation profiles. In the latter problem, self-consistent interactions between temperature fluctuations and turbulent transport under a local power balance condition lead to the power degradation of confinement. These mechanisms are unique to full-f simulations and give significant impact on the estimation of plasma confinement performances.