A broadband reversal of the fluctuation-induced radial particle flux, specifically a transition from outward to inward, is observed at the edge of HL-2A L-mode plasmas during sustained neutral beam injection heating. This transition is driven by a systematic synchronization of the cross-phase between density and radial velocity fluctuations, rather than by changes in their amplitudes. Spectral analysis identifies the dominant role of low-frequency turbulence (), which exhibits contracting wavenumber spectra and extended correlation lengths, indicating self-organization into large-scale coherent structures. The inward flux is quantitatively linked to two key momentum-related parameters: a marked increase in the coherence of the Reynolds stress at low frequencies, and a near-linear dependence on the radial velocity gradient beyond a threshold of . These findings are consistent with the dual cascade picture of two-dimensional turbulence, in which energy inversely cascades to form large-scale coherent structures that drive the inward flux, while enstrophy is transferred forward to smaller scales where it is dissipated. The concomitant observation of enhanced cross-scale coherence, further underscores the importance of multi-scale coupling in this self-organization process. This work establishes a direct connection between turbulent self-organization across multiple scales and the reversal of edge particle transport, offering new insights for transport control in fusion plasmas.
揺動誘起の径方向粒子束の広帯域な反転、具体的には外向きから内向きへの遷移が、持続的な中性粒子ビーム入射加熱中のHL-2A Lモードプラズマのエッジで観測された。この遷移は、密度と径方向速度揺動の間のクロス位相の系統的な同期によって駆動されており、それらの振幅の変化によるものではない。スペクトル解析により、低周波数乱流()の支配的な役割が特定され、これは収縮する波数スペクトルと伸長した相関長を示し、大規模コヒーレント構造への自己組織化を示唆している。内向き束は、運動量に関連する2つの主要パラメータと定量的に関連付けられる：低周波数におけるレイノルズ応力のコヒーレンスの顕著な増加、および、のしきい値を超えた径方向速度勾配に対するほぼ線形の依存性である。これらの発見は、2次元乱流の二重カスケード描像と整合する。そこでは、エネルギーが逆カスケードして大規模コヒーレント構造を形成し内向き束を駆動する一方、エンストロフィーは前方に輸送されてより小さなスケールで散逸する。強化されたクロススケールコヒーレンスの随伴的な観測は、この自己組織化過程におけるマルチスケール結合の重要性をさらに強調する。この研究は、複数スケールにわたる乱流自己組織化とエッジ粒子輸送の反転との間の直接的な関連を確立し、核融合プラズマにおける輸送制御への新たな洞察を提供する。