The effects of plasma nonuniformity on zero frequency zonal structure (ZFZS) excitation by drift Alfvén wave (DAW) instabilities in toroidal plasmas are investigated using nonlinear gyrokinetic theory. The governing equations describing nonlinear interactions among ZFZSs and DAWs are derived, with the contribution of DAW self-beating and radial modulation accounted for on the same footing, and the physics picture contributing to both channels clarified. The obtained equations are then used to derive the nonlinear dispersion relation, which is then applied to investigate ZFZS generation in several scenarios. In particular, it is found that the condition for zonal flow excitation by the kinetic ballooning mode (KBM) could be sensitive to plasma parameters and a more detailed investigation is needed to understand KBM nonlinear saturation, crucial for bulk plasma transport in future reactors.
トロイダルプラズマにおけるドリフト・アルフヴェン波(DAW)不安定性による零周波帯状構造(ZFZS)の励起に対するプラズマ非一様性の影響を、非線形ジャイロ運動論を用いて調べた。ZFZSとDAWの間の非線形相互作用を記述する支配方程式を導出し、DAWの自己ビーティングと径方向変調の寄与を同等に扱い、両チャネルに寄与する物理像を明らかにした。得られた方程式を用いて非線形分散関係を導出し、それをいくつかのシナリオにおけるZFZS生成の調査に適用した。特に、運動論的バルーニングモード(KBM)による帯状流励起の条件はプラズマパラメータに敏感であり得ることが見いだされ、将来の炉におけるバルクプラズマ輸送に決定的に重要であるKBMの非線形飽和を理解するには、より詳細な調査が必要である。