We have investigated drift-wave instability and nonlinear turbulent transport in two configurations with different magnetic field structures by means of electromagnetic gyrokinetic simulations. Here, one is the neoclassically optimized Large Helical Device (LHD) plasma and the other is the Heliotron J (HJ) plasma. First, we show that the validation against the turbulent transport in the LHD plasma is successful, and that the neoclassically optimized configuration has smaller turbulent transport. Second, the neoclassical optimization through an enhanced toroidal mirror ratio, which is a capability of non-axisymmetric plasma, is found to improve the turbulent transport in the HJ plasma, which is qualitatively consistent with the observation in the HJ. Hence, the neoclassical optimization reduces the turbulent transport in both the LHD and HJ plasmas. Third, as a trial in evaluating the performance of a helical system designed with different concepts for stability, we compared turbulent transport in these plasmas and found that both the mixing-length-estimated diffusion and nonlinear turbulent transport of the HJ plasma are smaller than those of the LHD plasma in gyro-Bohm units. The significant difference is stronger zonal flows in the HJ plasma than in the LHD plasma.
我々は、電磁ジャイロ運動論シミュレーションを用いて、異なる磁場構造を持つ二つの配位におけるドリフト波不安定性と非線形乱流輸送を研究した。ここで、一つは新古典最適化された大型ヘリカル装置（LHD）プラズマであり、もう一つはヘリオトロンJ（HJ）である。まず、LHDプラズマにおける乱流輸送に対する検証が成功し、新古典最適化された配位がより小さな乱流輸送を持つことを示す。次に、非軸対称プラズマの能力であるトロイダルミラー比の増強による新古典最適化が、HJプラズマの乱流輸送を改善することが見出され、これはHJにおける観測結果と定性的に一致する。したがって、新古典最適化はLHDとHJの両方のプラズマにおいて乱流輸送を低減する。第三に、異なる安定性概念に基づいて設計されたヘリカルシステムの性能を評価する試みとして、これらのプラズマの乱流輸送を比較したところ、混合長推定による拡散係数と非線形乱流輸送の両方において、HJプラズマはLHDプラズマよりもジャイロボーム単位で小さいことが分かった。その顕著な違いは、HJプラズマにおけるLHDプラズマよりも強い帯状流である。