The ion temperature gradient (ITG) instability is a fundamental mechanism driving heat transport in magnetically confined plasmas. Previous analytical models often based on fluid-ion approximations, assuming are found to exhibit notable discrepancies when compared to numerical results obtained by gyrokinetic simulations and eigenvalue code. Here, ω denotes the mode frequency, the ion diamagnetic drift frequency and the ion magnetic drift frequency due to magnetic field gradient and curvature. In this work, we have developed an improved analytical theory that assumes . A new analytical ITG dispersion relation is first derived for adiabatic electrons and subsequently extended via perturbation theory to incorporate trapped electron effects. The resulting analytical predictions show excellent agreement with numerical results of simulation and eigenvalue codes. This improved analytical theory, thus, provides a robust theoretical approach for further studies of ITG instabilities in magnetically confined fusion devices.
イオン温度勾配（ITG）不安定性は、磁気閉じ込めプラズマにおける熱輸送を駆動する基本的な機構である。流体イオン近似に基づくことが多い従来の解析モデルは、 を仮定しており、ジャイロ運動論的シミュレーションおよび固有値コードによって得られた数値結果と比較すると、顕著な相違を示すことが見出されている。ここで、ωはモード周波数を表し、 はイオン反磁性ドリフト周波数、 は磁場勾配と曲率によるイオン磁気ドリフト周波数を表す。本研究では、 を仮定する改良された解析理論を構築した。まず、断熱電子に対して新しい解析的ITG分散関係を導出し、続いて摂動理論によって捕捉電子効果を組み込むように拡張した。得られた解析的予測は、シミュレーションおよび固有値コードの数値結果と優れた一致を示す。したがって、この改良された解析理論は、磁気閉じ込め核融合装置におけるITG不安定性のさらなる研究のための堅牢な理論的アプローチを提供する。