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Turbulent generation of poloidal asymmetries of the electric potential in a tokamak

トカマク装置におけるポロイダル非対称な静電ポテンシャルの乱流による駆動

Donnel, P.*; Garbet, X.*; Sarazin, Y.*; 朝比 祐一; Wilczynski, F.*; Caschera, E.*; Dif-Pradalier, G.*; Ghendrih, P.*; Gillot, C.*

Donnel, P.*; Garbet, X.*; Sarazin, Y.*; Asahi, Yuichi; Wilczynski, F.*; Caschera, E.*; Dif-Pradalier, G.*; Ghendrih, P.*; Gillot, C.*

$$E$$$$times$$$$B$$流のポロイダル非対称性は新古典輸送に影響することが知られている。従来の新古典理論によると、静電ポテンシャルのポロイダル非対称性の大きさは非常に小さいと予測される。本研究では乱流による軸対称ポテンシャル生成の枠組みを提示する。帯状流,測地的音響モード、および、対流セルが単一モデルで記述される。これは準中性条件と連立したジャイロ運動論方程式を解くことによって得られる。この計算は乱流によるある特定の駆動が与えられた場合の流れの周波数スペクトルの予測計算結果をもたらす。また、中間的な周波数では主要な機構が帯状流による圧縮となるのに対し、低周波数では乱流レイノルズ応力のバルーニング構造が主要な駆動機構となることも示された。

Poloidal asymmetries of the $$E times B$$ plasma flow are known to play a role in neoclassical transport. According to conventional neoclassical theory, the level of poloidal asymmetry of the electric potential is expected to be very small. In the present work, a general framework for the generation of axisymmetric structures of potential by turbulence is presented. Zonal flows, geodesic acoustic modes and convective cells are described by a single model. This is done by solving the gyrokinetic equation coupled to the quasi-neutrality equation. This calculation provides a predictive calculation of the frequency spectrum of flows given a specified forcing due to turbulence. It also shows that the dominant mechanism comes from zonal flow compression at intermediate frequencies, while ballooning of the turbulence Reynolds stress appears to be the main drive at low frequency.

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