電子乱流スペクトルのジャイロ運動論シミュレーション

Gyrokinetic simulation of electron turbulence spectrum

河合 智賀; 前山 伸也; 井戸村 泰宏   ; 小川 雄一*

Kawai, Chika; Maeyama, Shinya; Idomura, Yasuhiro; Ogawa, Yuichi*

準2次元乱流スペクトルにおけるエネルギー逆カスケードによる自己組織化現象は磁場閉じ込めプラズマ中での帯状流などの構造を形成する機構と考えられている。一方、第一原理モデルに基づくプラズマ乱流シミュレーションにおいてこれまで乱流スペクトルと自己組織化の関連は検討が進んでいなかった。本研究では、プラズマ乱流の流体近似であるHasegawa-Mima方程式から導かれる自己組織化による流れの構造形成とエネルギースペクトルの関連性を電子乱流のジャイロ運動論的Vlasovシミュレーションによって検証した。

Self organization through inverse energy cascade in quasi two dimensional turbulence spectra is considered as a mechanism of the formation of zonal flow structure in magnetized plasma. However, relation between turbulence energy spectra and formation of zonal flow structure has not been clarified in first-principles based plasma turbulence simulations. In this study, we examine relations between turbulent energy spectra and structure formations due to self-organization, which are derived from a fluid description of plasma turbulence, the Hasegawa-Mima equation, using gyrokinetic Vlasov simulations of electron turbulence.