The impact of isotope ion mass on ion-scale and electron-scale microinstabilities such as ion temperature gradient (ITG) mode, trapped electron mode (TEM), and electron temperature gradient (ETG) mode in helical plasmas are investigated by using gyrokinetic Vlasov simulations with a hydrogen isotope and real-mass kinetic electrons. Comprehensive scans for the equilibrium parameters and magnetic configurations clarify the transition from ITG mode to TEM instability, where a significant TEM enhancement is revealed in the case of inward-shifted plasma compared to that in the standard configuration. It is elucidated that the ion-mass dependence on the ratio of the electron–ion collision frequency to the ion transit one, i.e. , leads to a stabilization of the TEM for heavier isotope ions. The ITG growth rate indicates a gyro-Bohm-like ion-mass dependence, where the mixing-length estimate of diffusivity yields . On the other hand, a weak isotope dependence of the ETG growth rate is identified. A collisionality scan also reveals that the TEM stabilization by the isotope ions becomes more significant for relatively higher collisionality in a banana regime.
ヘリカルプラズマにおけるイオン温度勾配（ITG）モード、閉じ込め電子モード（TEM）、電子温度勾配（ETG）モードなどのイオンスケールおよび電子スケールの微視的不安定性に対する同位体イオン質量の影響を、水素同位体および実質量電子を用いたジャイロ運動論的Vlasovシミュレーションによって調べた。平衡パラメータおよび磁気配位に関する系統的な走査により、ITGモードからTEM不安定性への遷移が明らかとなり、標準配位と比較して内側シフト配位においてTEMの顕著な増強が示された。電子-イオン衝突周波数とイオン通過周波数の比、すなわち、に対するイオン質量依存性により、より重い同位体イオンに対してTEMが安定化されることが解明された。ITG成長率はジャイロボーム様のイオン質量依存性を示し、混合長推定による拡散係数は、を与える。一方、ETG成長率については弱い同位体依存性が確認された。また、衝突周波数の走査により、バナナ領域において比較的高い衝突周波数では、同位体イオンによるTEM安定化がより顕著になることが明らかとなった。