Low-frequency drift-wave instabilities play a crucial role in the radial transport of present-day tokamaks, and trapped electron collisions can significantly influence these instabilities. In this paper, the effects of trapped electron collisions on these instabilities are investigated based on linear gyro-kinetic simulations. The basic numerical techniques including dispersion relation integral method and orthogonal basis function expansion are presented in detail with necessary benchmark work. The results demonstrate that in medium gradients, the increase of trapped electron proportions promotes the growth rate and radial heat transport largely for quasi-linear trapped electron modes (TEMs) and ion temperature gradient (ITG) modes. Moreover, trapped electron collisions have strong stabilizing effects, especially for TEMs driven by electron temperature gradients. Two distinctive branches, namely Mode #1 and #2, are investigated in steep gradients. Both behave in a varied instability nature during different ranges of the normalized wave vector . Mode #1 mainly induces radial heat transport during and is significantly suppressed by the collisions. Mode #2 mainly induces radial heat transport during , and is largely enhanced by the collisions. When the collisionality is large enough, Mode #2 has stronger transport capacity than the other. Mode #2 at the medium wave vector, known as dissipative TEM, may provide the mechanism of the edge coherent mode observed in EAST H-mode plasmas, wherein collisionality plays an important role in the mode excitation.
低周波ドリフト波不安定性は、現行トカマクにおける径方向輸送に重要な役割を果たし、捕捉電子衝突はこれらの不安定性に有意な影響を与え得る。本論文では、線形ジャイロ運動論的シミュレーションに基づき、捕捉電子衝突がこれらの不安定性に及ぼす影響を調査する。分散関係積分法および直交基底関数展開を含む基本的な数値的手法を、必要なベンチマーク作業とともに詳細に提示する。結果は、中程度の勾配では、捕捉電子割合の増加が、準線形捕捉電子モード(TEM)およびイオン温度勾配(ITG)モードの成長率と径方向熱輸送を大きく促進することを示す。さらに、捕捉電子衝突は、特に電子温度勾配によって駆動されるTEMに対して強い安定化効果を持つ。急峻な勾配では、モード#1および#2という2つの特徴的な分岐が調査される。両者は、規格化波動ベクトル の異なる範囲において、様々な不安定性の性質を示す。モード#1は主に の間に径方向熱輸送を誘起し、衝突によって有意に抑制される。モード#2は主に の間に径方向熱輸送を誘起し、衝突によって大幅に強化される。衝突度が十分に大きくなると、モード#2は他方よりも強い輸送能力を持つ。中程度の波動ベクトルにおけるモード#2は、散逸性TEMとして知られ、EAST Hモードプラズマで観測されるエッジコヒーレントモードのメカニズムを提供する可能性があり、そこでは衝突度がモード励起に重要な役割を果たす。