In this paper, we present global nonlinear gyrokinetic simulations including finite βe effects and collisions in tokamak geometry. Global electromagnetic simulations using conventional δf particle in cell methods are very demanding, with respect to numerical resources, in order to correctly describe the evolution of the non-adiabatic part of the electron distribution function. This difficulty has been overcome using an appropriate adjustable control variate method in the conventional δf scheme. Linearized inter-species and like-species collision operators have also been introduced in the model. The inclusion of the collisional dynamics makes it possible to carry out simulations of microturbulence starting from a global neoclassical equilibrium and to study the effect of collisions on the transport induced by electrostatic microinstabilities.
本論文では、トカマク配位における有限βe効果と衝突を含む大域的ジャイロ運動論的シミュレーションを提示する。従来のδf粒子セル法を用いた大域的電磁シミュレーションは、電子分布関数の非断熱部分の時間発展を正確に記述するために、数値リソースの観点から非常に高い要求を伴う。この困難は、従来のδf法において適切な調整可能な制御変量法を用いることで克服された。また、線形化された種間および同種粒子間の衝突演算子がモデルに導入されている。衝突ダイナミクスの導入により、大域的新古典平衡から出発する微視的乱流のシミュレーションが可能となり、静電的微視的不安定性によって誘起される輸送に対する衝突の影響を研究することができる。