Impurity ion dynamics are incorporated into a numerical stability analysis of electrostatic drift waves in a sheared slab model. Using a simple iδ model for the electron branch, it is shown that a significant increase in growth rate, proportional to the primary ion mass at moderate Zeff, results for Te ≫ Ti. For the ion branch, the ion temperature gradient (ITG) mode, it is found that in hydrogen and deuterium plasmas the growth rates are inversely proportional to the primary ion mass when Zeff < 2; for Zeff ≥ 2, the ITG mode is generally stable. Using quasilinear theory, it is also shown that for ITG mode turbulence in hydrogen and deuterium plasmas in the low Zeff range (typical of high density Ohmic plasmas) the energy confinement time scaling with atomic mass number A of the primary ion species is τE ∝ Aβ, with β ≃ 0.6. Conversely, the present analysis indicates that confinement in helium plasmas is similar to that obtained for hydrogen. It is suggested that a similar result obtains for electron drift wave turbulence in low density Ohmic plasmas where Tc ≫ Ti when Zeff ≫ 1.
不純物イオンダイナミクスを、シア付きスラブモデルにおける静電的ドリフト波の数値安定性解析に組み込む。電子分岐に対する単純なiδモデルを用いて、Te ≫ Tiの場合、成長率がZeffが中程度の値で主イオン質量に比例して有意に増加することが示される。イオン分岐、すなわちイオン温度勾配(ITG)モードについては、水素および重水素プラズマにおいて、Zeff < 2の場合、成長率は主イオン質量に反比例することが見出される。Zeff ≥ 2の場合、ITGモードは一般に安定である。準線形理論を用いて、水素および重水素プラズマにおけるITGモード乱流について、低Zeff範囲(高密度オーミックプラズマに典型的)では、主イオン種の原子質量数Aに対するエネルギー閉じ込め時間スケーリングがτE ∝ Aβとなり、β ≃ 0.6であることも示される。逆に、本解析はヘリウムプラズマにおける閉じ込めが水素の場合と同様であることを示している。同様の結果が、Zeff ≫ 1かつTc ≫ Tiの低密度オーミックプラズマにおける電子ドリフト波乱流についても得られることが示唆される。