Global gyrokinetic simulations find a strongly unstable trapped electron mode excited by a density gradient in a quasi-isodynamic stellarator. The eigenmode structure localizes on the inner side of the torus with an unfavorable magnetic curvature and weak magnetic field, where there is a large fraction of trapped electrons. The instability saturates by nonlinear processes of turbulence spreading in the real space and spectral transfer from unstable to damped regions. The steady state turbulence drives a large particle flux that may have significant implications for the confinement of fusion fuel and removal of fusion ash in the optimized stellarator reactor.
グローバルなジャイロ運動論的シミュレーションにより、準等力学的ステラレータにおいて密度勾配によって励起される強く不安定な捕捉電子モードが見いだされる。固有モード構造は、好ましくない磁気曲率と弱い磁場を持つトーラスの内側に局在し、そこでは捕捉電子の割合が大きい。その不安定性は、実空間における乱流の広がりと、不安定領域から減衰領域へのスペクトル輸送という非線形過程によって飽和する。定常状態の乱流は大きな粒子フラックスを駆動し、これは最適化されたステラレータ炉における核融合燃料の閉じ込めと核融合灰の除去に重要な意味を持つ可能性がある。