電子乱流スペクトルのジャイロ運動論的シミュレーション

Gyrokinetic simulation of electron turbulence spectrum

河合 智賀; 井戸村 泰宏   ; 前山 伸也*; 小川 雄一*

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

磁化プラズマ乱流における流れの構造形成と自己組織化の関連を検討するため、電子乱流のエネルギースペクトル構造をジャイロ運動論的シミュレーションによって評価した。プラズマ密度や電子とイオンの温度比によって反磁性回転に起因する波の分散が変わり帯状流の構造形成の有無に影響すること、また乱流の飽和振幅の大小に依存して自己組織化によるエネルギーの逆カスケードのほか変調不安定性のような直接相互作用から帯状流が形成される過程が見られることが確認された。これらの結果より、電子乱流の構造がプラズマの巨視的パラメータによって大きく変化することを明らかにした。

To investigate relations between self-organization and flow structure formation in magnetized plasmas, energy spectrum structures of electron turbulence are estimated by gyrokinetic simulations. It is found that the existence of zonal flow formation is affected by the plasma density and the temperature ratio between ions and electrons, which change wave dispersion induced by diamagnetic rotation. Depending on saturation amplitudes of turbulence, zonal flow formation processes are varied from an inverse energy cascade due to self-organization to a modulational instability due to direct mode coupling. These results suggest that structures of electron turbulence are significantly changed by macroscopic plasma parameters.