Microphysically, the electromagnetic electron temperature gradient (ETG) mode is studied within the framework of electron magnetohydrodynamics (EMHD). It is discovered that the dominant electromagnetic ETG instability in the core regime of low density plasma is a short-wavelength one. The instability-induced turbulent heating makes the core electron temperature (Te) to rise. The condition for the core Te rise in low density plasma, obtained from the ETG instability, is consistent with the experimental observation qualitatively. Furthermore, the electromagnetic ETG instability in high density plasma is also studied and compared with the experimental results. Macrophysically, a global energy balance equation is extended to tokamak plasma from a reversed pinch one. From the equation it is shown that the edge heat pulse weakens the core Te rise or even makes the non-local effect disappear, one phenomenon observed in experiments. Accordingly, the macro-parameter condition for the core Te rise is obtained. Finally, the analyses of electron heat transport coefficient indicate that when the core Te rises in response to the edge cold pulse, the heat transport coefficient reduces largely due to the excited short-wavelength electromagnetic ETG turbulence in low density plasma.
微視的には、電子磁気流体力学（EMHD）の枠組み内で電磁的電子温度勾配（ETG）モードを研究する。低密度プラズマのコア領域において、支配的な電磁的ETG不安定性は短波長のものであることが発見される。この不安定性によって誘起される乱流加熱により、コア電子温度（Te）が上昇する。ETG不安定性から得られた低密度プラズマにおけるコアTe上昇の条件は、実験観測と定性的に一致する。さらに、高密度プラズマにおける電磁的ETG不安定性も研究し、実験結果と比較する。巨視的には、全球エネルギー保存式を反転ピンチプラズマからトカマクプラズマへ拡張する。この式から、エッジ熱パルスがコアTe上昇を弱めるか、あるいは非局所効果を消失させることが示され、これは実験で観測される現象の一つである。これに基づき、コアTe上昇のための巨視的パラメータ条件が得られる。最後に、電子熱輸送係数の解析により、低密度プラズマにおいてエッジ冷パルスに応答してコアTeが上昇する際、励起された短波長の電磁的ETG乱流によって熱輸送係数が大幅に低減することが示される。