In this paper, a kinetic formalism of parametric decay instabilities (PDI) with electromagnetic waves in magnetized plasmas is compared with its simplified models under the quasi-linear treatment and under the electrostatic limit, as well as a kinetic-fluid hybrid and electrostatic model. Further iteration beyond the quasi-linear approach is shown necessary to deal with the cases of quasi-mode decay; while the kinetic effect and the electromagnetic effect are shown less important in nonlinear coupling physics of PDI during lower hybrid current drive (LHCD) with typical parameters in the scrape-off layer of tokamak plasmas. Therefore, the hybrid electrostatic model can be used in the typical scenarios of LHCD induced PDI provided that the kinetic effect in linear response and the electromagnetic effect in the linear dispersion relation of the pump wave are kept. Also, necessary numerical techniques are applied to address the common problems that usually exist in calculating the nonlinear dispersion relations of PDI. Efforts in physical models and numerical techniques allow us to present detailed investigations of decay channels of the PDI during LHCD. It is shown that the PDI can occur for the decay waves with large refractive index parallel to the static magnetic field (typically and much larger than that of the pump), which are easy to be damped and therefore might be ignored to some extent. Parameter dependencies of the different decay channels are also displayed.
本論文では、磁化プラズマ中の電磁波を伴うパラメトリック崩壊不安定性（PDI）の運動論的形式を、準線形処理および静電極限の下でのその簡略化モデル、ならびに運動論的-流体的ハイブリッドかつ静電的なモデルと比較する。準線形アプローチを超えたさらなる反復が、準モード崩壊の場合を扱うために必要であることが示される。一方、運動論的効果と電磁効果は、トカマクプラズマのスクレイプオフ層における典型的なパラメータを持つ低混成波電流駆動（LHCD）中のPDIの非線形結合物理において、あまり重要ではないことが示される。したがって、線形応答における運動論的効果とポンプ波の線形分散関係における電磁効果が保持されるならば、ハイブリッド静電モデルはLHCD誘起PDIの典型的なシナリオで使用できる。また、PDIの非線形分散関係を計算する際に通常存在する一般的な問題に対処するために、必要な数値的手法が適用される。物理モデルと数値的手法におけるこれらの取り組みにより、LHCD中のPDIの崩壊チャネルの詳細な調査を示すことができる。PDIは、静磁場に平行な屈折率が大きく（典型的には であり、ポンプのそれよりはるかに大きい）、減衰されやすく、したがってある程度無視されるかもしれない崩壊波に対して発生し得ることが示される。異なる崩壊チャネルのパラメータ依存性も示される。