Effects of equilibrium-scale radial electric fields (Er0) on the zonal flow response and the ion temperature gradient (ITG) instability in magnetically confined plasma with helical configurations are investigated by gyrokinetic simulations. Poloidally global simulations of the collisionless zonal flow damping manifest enhancement of the residual amplitude by the uniform and constant Er0, and show agreement with the zonal flow response function in the long wavelength limit analytically derived from the theory for helical plasmas with multiple-helicity confinement field components. A higher zonal flow response is found with heavier ion mass for the same ion temperature and Er0, that is, the isotope effect, while the ITG mode frequency is Doppler shifted. Accordingly, the isotope dependence of the zonal flow response through Er0 possibly leads to the ion mass (or the poloidal Mach number) dependence of the turbulent transport and fluctuations.
磁気的に閉じ込められたプラズマにおける平衡スケールの動径電場(Er0)が、帯状流応答およびイオン温度勾配(ITG)不安定性に及ぼす影響を、ヘリカル配位を有する磁気閉じ込めプラズマにおいてジャイロ運動論的シミュレーションにより調べた。衝突のない帯状流減衰のポロイダル方向に大域的なシミュレーションは、一様かつ定常なEr0による残留振幅の増大を示し、複数のヘリカル閉じ込め磁場成分を有するヘリカルプラズマの理論から解析的に導出された長波長極限における帯状流応答関数と一致することを示した。同じイオン温度およびEr0の条件下では、より重いイオン質量においてより高い帯状流応答が得られ、すなわち同位体効果が現れる一方、ITGモード周波数はドップラーシフトを受ける。したがって、Er0を介した帯状流応答の同位体依存性は、乱流輸送およびゆらぎのイオン質量(またはポロイダルマッハ数)依存性をもたらす可能性がある。