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*

本研究では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シミュレーションによって評価した。これにより、運動論的なプラズマ乱流においても準2次元系の自己組織化現象の特徴であるエネルギーの逆カスケード、および、プラズマの反磁性回転に起因するドリフト波の分散による長波長側での非等方的なエネルギースペクトル構造の形成が帯状流の形成に寄与すること、また、温度比や揺動振幅の大きさなどのパラメータによってドリフト波の線形分散が変化することで乱流の構造が大きく変化することを明らかにした。

To investigate relation between the formation of zonal flows in magnetized plasmas and self-organization phenomena, energy spectrum structures of electron scale turbulence is evaluated using gyrokinetic simulations. It is verified that the inverse energy cascade, which is a characteristic of the self-organization in quasi-2D systems, and the formation of anisotropic turbulent spectra in a long wavelength region due to linear dispersion of drift waves induced by diamagnetic plasma rotation contribute to the formation of zonal flows in kinetic plasma turbulence. It is also clarified that plasma parameters such as the temperature ratio of ions to electrons and fluctuation amplitudes change the turbulence structure by modulating the linear dispersion of drift waves.