This paper presents a comparative study of zonal flow screening in positive and negative triangularity tokamaks. Neoclassical screening sets the strength of zonal flow shear for fixed drive and damping. Orbit calculations show that the radial excursions of trapped particles are reduced in negative triangularity tokamaks, as compared to positive triangularity. Yet surprisingly, the neoclassical dielectric susceptibility actually increases with decreasing triangularity, such that the susceptibility is higher for negative triangularity than for positive triangularity. This is because the reduction in neoclassical polarization by shrinking the banana width is offset by the increase in neoclassical polarization by the enhancement of trapped fraction for negative triangularity. As a result, the zonal flow screening length is actually enhanced for negative triangularity, as compared to positive triangularity. Hence, the zonal flow residual is smaller for negative triangularity than for positive triangularity. Results from gyrokinetic simulations support the analytic calculations.
本論文は、正および負の三角形度トカマクにおける帯状流の比較研究を提示する。新古典的スクリーニングは、固定された駆動および減衰に対して帯状流のせん断強度を決定する。軌道計算により、負の三角形度トカマクでは、正の三角形度と比較して、捕捉粒子の動径方向の変位が減少することが示される。しかし驚くべきことに、新古典的誘電感受率は三角形度の減少に伴って実際に増加し、その結果、感受率は正の三角形度よりも負の三角形度の方が高くなる。これは、負の三角形度において、バナナ幅の縮小による新古典的分極の減少が、捕捉粒子割合の増加による新古典的分極の増加によって相殺されるためである。その結果、帯状流のスクリーニング長は、正の三角形度と比較して負の三角形度の方が実際に増大する。したがって、帯状流の残存は、正の三角形度よりも負の三角形度の方が小さくなる。ジャイロ運動論的シミュレーションからの結果は、解析的計算を支持する。