Electrostatic turbulence, associated convective transport and poloidal plasma rotation at the edge of a tokamak plasma are strongly modified in a layer of stochastic magnetic field lines. Experimental observations during ergodic divertor operation show a decrease of density fluctuations but there is no evidence of a change of the turbulent cross field diffusivity. In this paper, the underlying mechanisms are studied using three-dimensional numerical simulations of flux driven resistive ballooning turbulence. Three key elements are found to determine the characteristics of transport due to fluctuations in the stochastic layer: first, long-lived stationary eddies appear due to modified equilibrium pressure and potential. Second, large scale pressure fluctuations decrease but small scale velocity fluctuations tend to increase. Third, the poloidal plasma rotation is suppressed and zonal flows are reduced by an anomalous friction due to stochasticity. In total, the level of convective flux associated with fluctuations is not quenched by the magnetic field perturbation. The impact of stochastic field lines on electrostatic turbulence is of interest for many experimental situations such as the stochastic boundary of stellarators and transport in the vicinity of the separatrix of standard tokamak divertors.
トカマクプラズマの周辺部における静電乱流、それに伴う対流輸送およびポロイダル回転は、確率的磁力線の層において強く変調される。エルゴディックダイバータ運転中の実験観測では、密度揺動の減少が示されるが、乱流拡散係数の変化の証拠は得られていない。本論文では、フラックス駆動型抵抗性バルーニング乱流の三次元数値シミュレーションを用いて、その背後にある機構を研究する。確率的層における揺動による輸送の特性を決定する三つの主要な要素が見出された：第一に、変調された平衡ポテンシャルと圧力により、長寿命の定常渦が出現する。第二に、大規模な圧力揺動は減少するが、小規模な速度揺動は増大する傾向がある。第三に、確率性による異常摩擦によってポロイダルプラズマ回転は抑制され、帯状流は低減する。全体として、揺動に伴う対流フラックスのレベルは、磁場摂動によって消滅することはない。確率的磁力線が静電乱流に及ぼす影響は、ステラレーターの確率的境界や標準トカマクダイバータのセパラトリクス近傍の輸送など、多くの実験状況にとって重要である。