This paper presents a mechanism for enhanced regulation of drift wave turbulence by zonal flows in the presence of a fast ion population. It demonstrates that dilution effects due to the energetic particles (EPs) have a far-reaching impact on all aspects of the nonlinear dynamics. The modulational growth of zonal flow shear and the corresponding evolution of drift wave energy are calculated with dilution effects. The coupled zonal flow growth and drift wave energy equations are reduced to a predator–prey model. This is solved for the fixed points, which represents the various states of the system. Results display a strong dependence on dilution, which leads to greatly reduced levels of saturated turbulence and transport. Implications for the FIRE mode plasma of KSTAR are discussed in detail. This model is perhaps the simplest dynamical one which captures the beneficial effects of EPs on confinement.
本論文は、高速イオン集団の存在下での帯状流によるドリフト波乱流の強化された制御のメカニズムを提示する。これは、高エネルギー粒子(EP)による希釈効果が、非線形力学のあらゆる側面に広範囲に及ぶ影響を与えることを実証する。帯状流シアの変調成長と、それに対応するドリフト波エネルギーの発展は、希釈効果を考慮して計算される。連成された帯状流成長とドリフト波エネルギーの方程式は、捕食者–被食者モデルに帰着される。これは、系の様々な状態を表す固定点について解かれる。結果は希釈に対する強い依存性を示し、それにより飽和乱流と輸送のレベルが大幅に低減される。KSTARのFIREモードプラズマへの示唆について詳しく議論される。このモデルは、おそらく、閉じ込めに対するEPの有益な効果を捉える最も単純な動的モデルである。