We predict a new state of plasma self-organization, in the presence of magnetic islands, namely turbulence-driven island vortex-flows, which are non-axisymmetric flows. The interaction between an E × B sheared vortex-flow and the drift-wave (DW) turbulence driving it, is derived in the presence of a coherent static magnetic island. The turbulence is driven by a 3D density profile due to quasi-linear island-induced profile flattening, and the DWs thus follow the local electron diamagnetic drift along the island. The metric tensor is introduced, making the analysis easier in island geometry. An extended Charney–Hasegawa–Mima equation describes the DW turbulence—flow interaction, from which a wave-kinetic equation is obtained in island geometry. This yields a turbulence-vortex-flow predator–prey model which predicts a nonlinear threshold for island vortex-flow formation. The vortex-flow threshold decreases with increasing island-width as , which shows that wider islands may more easily drive vortex-flows.
我々は、磁気島の存在下でのプラズマ自己組織化の新たな状態、すなわち乱流駆動型の島渦流（非軸対称流）を予測する。コヒーレントな静的磁気島の存在下で、E × Bせん断渦流と、それを駆動するドリフト波(DW)乱流との相互作用を導出する。乱流は、準線形的な島誘起プルファイル平坦化による3次元密度分布によって駆動され、DWはしたがって島に沿った局所的な電子反磁性ドリフトに追従する。計量テンソルを導入することで、島形状における解析が容易になる。拡張Charney–Hasegawa–Mima方程式がDW乱流–流れ相互作用を記述し、そこから島形状における波動運動論方程式が得られる。これにより、島渦流形成の非線形閾値を予測する乱流–渦流捕食者–被食者モデルが導かれる。渦流閾値は島幅の増加とともに、 として減少し、これはより広い島がより容易に渦流を駆動し得ることを示している。