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Gyrokinetic theory of drift waves in negative shear tokamaks

Y. Idomura, S. Tokuda, Y. Kishimoto, M. Wakatani2001年被引用 15Nuclear FusionIF 3出版社

Linear and non-linear properties of slab drift waves in the negative sheared slab configuration modelling of the qmin surface region in negative shear tokamaks are studied, where qmin is the minimum value of the safety factor q. Linear calculations show that both the slab ion temperature gradient (ITG) driven mode and the slab electron temperature gradient (ETG) driven mode become strongly unstable around the qmin surface. Non-linear simulations are performed for ETG turbulence, which evolves on a much faster timescale than ITG turbulence. It is found that quasi-steady Er × B zonal flows are generated by an inverse wave energy cascade process. Linear stability analyses of the electrostatic Kelvin-Helmholtz (KH) mode show that the quasi-steady Er × B zonal flow profile is closely related to the q profile or to the magnetic shear, which has a stabilizing effect on the KH mode. It is shown that the microscopic quasi-steady Er × B zonal flows arising from ETG turbulence have a strong stabilizing effect on the slab ITG mode.

日本語訳

負シアトカマクにおけるqmin面近傍のスラブドリフト波の線形および非線形特性を研究した。ここでqminは負シアトカマクにおける安全係数qの最小値である。線形計算により、スラブイオン温度勾配(ITG)駆動モードとスラブ電子温度勾配(ETG)駆動モードの両方がqmin面近傍で強く不安定化することが示された。ETG乱流の非線形シミュレーションを実施したが、これはITG乱流よりもはるかに速い時間スケールで発展する。準定常的なEr×B帯状流が波動エネルギーの逆カスケード過程によって生成されることが見出された。静電ケルビン・ヘルムホルツ(KH)モードの線形安定性解析により、準定常的なEr×B帯状流のプロファイルはqプロファイルすなわち磁気シアと密接に関連し、これがKHモードに対して安定化効果を持つことが示された。ETG乱流から生じる微視的な準定常Er×B帯状流が、スラブITGモードに対して強い安定化効果を持つことが示された。

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GyrokineticDrift waves
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