摂動バウンス粒子軌道共鳴による新古典トロイダル粘性

The Neoclassical toroidal viscosity caused by perturbed bounce harmonic resonance

松岡 清吉 ; 井戸村 泰宏   ; 佐竹 真介*

Matsuoka, Seikichi; Idomura, Yasuhiro; Satake, Shinsuke*

軸対称トカマク型プラズマ閉じ込め装置において、非軸対称磁場成分を持つ摂動の効果がプラズマ性能向上や不安定性制御の観点から注目されている。近年、NTV解析について、従来より広く用いられてきたバウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が課題となっていた。本研究では、二つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いた解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、NTV解析における理論モデルとシミュレーションの不一致が、(1)バウンス平均理論で考えられている速度空間内の共鳴構造が大域的な粒子軌道幅効果によって弱まること、(2)位相混合によって速度空間構造が減衰すること、の二つに起因することを明らかにした。

Effects of non-axisymmetric magnetic field perturbations in tokamaks have attracted much attention from the view point of the control of the plasma performance and instabilities. Recent studies pointed out that there exists qualitative discrepancy of the NTV prediction between a theoretical bounce-averaged model and a global kinetic simulation. Clarifying the cause of the discrepancy is a key issue to establish a reliable basis for the NTV predictions. In this work, we perform two types of global kinetic simulations for the NTV to investigate the discrepancy from the theoretical model. As a result, it is first demonstrated that the discrepancy arises owing to the following two mechanisms; (1) resonant structures predicted in the bounce-averaged model become weak due to global particle orbit width effects, and (2) the velocity space structures are damped by the phase mixing.