We theoretically investigate turbulence in high-confinement mode (H-mode) plasmas with the pressure gradient and the mean flow. The toroidal flow, which is induced by the poloidal mean flow so as to satisfy the divergence free condition, exists in the H-mode, thus the effect of the toroidal return flow on instabilities is considered. The proposed model self-consistently includes not only the destabilization of the drift wave and the parallel flow shear instability, called the D'Angelo mode, but also the stabilization due to the poloidal flow shear. Depending on the strength of the flow shear or on the magnetic geometrical parameter, we obtain the stabilization of the drift wave and the destabilization of the D'Angelo mode. The competition between different instabilities through coupling of the poloidal flow with the toroidal return flow could be a key concept for understanding the turbulence in the H-mode. The characteristics of the instabilities are similar to the observations of the precursor of the type-III edge-localized mode.
我々は、圧力勾配と平均流を有する高閉じ込めモード(Hモード)プラズマにおける乱流を理論的に調べる。Hモードには、発散ゼロ条件を満たすようにポロイダル平均流によって誘起されるトロイダル流が存在するため、トロイダル戻り流の不安定性への影響を考慮する。提案モデルは、ドリフト波の不安定化と、D'Angeloモードと呼ばれる平行流シア不安定性だけでなく、ポロイダル流シアによる安定化も自己無撞着に含む。流れのシアの強さまたは磁気幾何学的パラメータに依存して、ドリフト波の安定化とD'Angeloモードの不安定化が得られる。ポロイダル流とトロイダル戻り流の結合を通じた異なる不安定性間の競合は、Hモードにおける乱流を理解するための鍵となる概念であり得る。これらの不安定性の特性は、III型エッジ局在モードの前駆現象の観測と類似している。