Plasma β dependence of ion temperature gradient (ITG) driven turbulence is investigated using gyrokinetic simulations, where β is the normalized pressure. In our β scan, self-consistent magnetohydrodynamic (MHD) equilibrium state is numerically calculated for each value of β. It is found that the influence of the Shafranov shift cancels out the electromagnetic stabilizing effect on the ITG mode, and the growth rate of the ITG mode is accordingly unchanged as β increases. As a result, the turbulent energy transport does not decrease with β as suggested by the model (Ishizawa et al 2019 Phys. Rev. Lett.123 025003). A significant difference from the model is the increase of the energy transport with β. It is also found that the critical onset β value for the kinetic ballooning mode is significantly increased by the influence of the Shafranov shift. The cancellation of the electromagnetic stabilization by the Shafranov shift is explained by the decrease of magnetic drift frequency in the dispersion relation of electromagnetic ITG modes obtained by using a fluid approximation.
プラズマのβ依存性を持つイオン温度勾配（ITG）駆動乱流を、ジャイロ運動論的シミュレーションを用いて調べた。ここでβは規格化圧力である。我々のβスキャンでは、各β値に対して自己無撞着な磁気流体力学（MHD）平衡状態を数値的に計算した。その結果、シャフラノフシフトの影響がITGモードに対する電磁的安定化効果を打ち消し、それに伴ってITGモードの成長率はβが増加しても変化しないことが見出された。その結果、乱流によるエネルギー輸送は、モデル（Ishizawa et al 2019 Phys. Rev. Lett. 123 025003）が示唆するようにβとともに減少することはない。このモデルとの顕著な差異は、エネルギー輸送がβとともに増加することである。また、運動論的バルーニングモードの臨界開始β値が、シャフラノフシフトの影響によって有意に増加することも見出された。シャフラノフシフトによる電磁的安定化効果の打ち消しは、流体近似を用いて得られた電磁的ITGモードの分散関係における磁気ドリフト周波数の減少によって説明される。