In the simple magnetized torus TORPEX, field-aligned blobs originate from ideal interchange waves and propagate radially outward due to ∇B and curvature induced drifts. Time-resolved two-dimensional measurements of the field-aligned current density J∥ associated with blobs are obtained from conditionally sampled data from a single-sided Langmuir probe and a specially designed current probe. The profile of J∥ exhibits an asymmetric dipolar structure, which originates from the polarization of the blob and is consistent with sheath boundary conditions. The asymmetry results from the non-linear dependence of J∥ at the sheath edge upon the floating potential. Using internal measurements, we directly confirm the existence of two regimes, in which parallel currents to the sheath do or do not significantly damp charge separation and thus blob radial velocity. To investigate the effect of the observed asymmetry of J∥ on the blob motion, we carried out numerical simulations of seeded blobs, using a two-field fluid model, which evolves electron density and vorticity. Simulations are performed spanning a wide range of blob sizes covering both regimes. We use either the complete or a linearized form for the sheath dissipation term in the vorticity equation. The structure of the parallel current density and plasma potential is found to be different in the two cases. Asymmetric profiles are observed in simulations with the complete form, while symmetric profiles are obtained when a linearized form is used. Negligible effects are, however, observed in terms of blob radial velocity. The relevance of the present results for fusion devices is also discussed.
単純な磁化トーラス装置TORPEXにおいて、フィールド整列ブロブは理想交換不安定性から発生し、∇Bおよび曲率によるドリフトによって径方向外側へ伝播する。ブロブに伴うフィールド整列電流密度J∥の時間分解二次元計測は、片面ラングミュアプローブと特別に設計された電流プローブからの条件付きサンプリングデータによって得られる。J∥の分布は非対称な双極子構造を示し、これはブロブの分極に由来し、シース境界条件と整合的である。この非対称性は、シース端におけるJ∥の浮遊電位に対する非線形依存性に起因する。内部計測により、シースへの平行電流が電荷分離およびそれに伴うブロブの径方向速度を有意に減衰させる場合とさせない場合の二つのレジームの存在が直接確認される。観測されたJ∥の非対称性がブロブ運動に及ぼす影響を調べるため、電子密度と渦度を発展させる二流体モデルを用いたシードブロブの数値シミュレーションを実施した。シミュレーションは、両レジームをカバーする広範囲のブロブサイズにわたって実行される。渦度方程式におけるシース散逸項には、完全形または線形化形のいずれかを用いる。平行電流密度とプラズマ電位の構造は、二つの場合で異なることが見出された。完全形を用いたシミュレーションでは非対称な分布が観測される一方、線形化形を用いた場合には対称な分布が得られる。しかしながら、ブロブの径方向速度に関しては、無視できる程度の影響しか観測されない。本結果の核融合装置に対する関連性についても議論される。