A global gyrokinetic toroidal full-f five-dimensional Vlasov simulation GT5D (Idomura et al 2008 Comput. Phys. Commun.179 391)is extended including sources and collisions. Long time tokamak micro-turbulence simulations in open system tokamak plasmas are enabled for the first time based on a full-f gyrokinetic approach with self-consistent evolutions of turbulent transport and equilibrium profiles. The neoclassical physics is implemented using the linear Fokker–Planck collision operator, and the equilibrium radial electric field Er is determined self-consistently by evolving equilibrium profiles. In ion temperature gradient driven turbulence simulations in a normal shear tokamak with on-axis heating, key features of ion turbulent transport are clarified. It is found that stiff ion temperature Ti profiles are sustained with globally constant Lti ≡ |Ti/Ti'| near a critical value, and a significant part of the heat flux is carried by avalanches with 1/f type spectra, which suggest a self-organized criticality. The Er shear strongly affects the directions of avalanche propagation and the momentum flux. Non-diffusive momentum transport due to the Er shear stress is observed and a non-zero (intrinsic) toroidal rotation is formed without momentum input near the axis.
大域的ジャイロ運動論的トーラス型完全f五次元VlasovシミュレーションGT5D（Idomataら2008 Comput. Phys. Commun. 391）を、ソースと衝突項を含むように拡張した。完全fジャイロ運動論的アプローチに基づき、乱流輸送と平衡プロファイルの自己無撞着な発展を伴う、開放系トカマクプラズマにおける長時間トカマク微視的乱流シミュレーションが初めて可能となった。新古典物理は線形Fokker–Planck衝突項を用いて実装され、平衡動径電場Erは平衡プロファイルの自己無撞着な発展によって決定される。軸上加熱を伴う通常シアのトカマクにおけるイオン温度勾配駆動乱流シミュレーションにおいて、イオン乱流輸送の主要な特徴が明らかにされた。剛性のあるイオン温度Tiプロファイルが、臨界値付近の大域的に一定なLti ≡ |Ti/Ti'| とともに維持されることが見出された。また、熱流束の有意な部分が1/f型スペクトルを持つアバランシェによって運ばれ、これは自己組織化臨界性を示唆する。Erシアはアバランシェ伝播の方向と運動量フラックスに強く影響を与える。Erシア応力による非拡散型運動量輸送が観測され、軸付近では運動量入力なしに非ゼロの（固有の）トロイダル回転が形成されることが示された。