The subject of local wave energy in plasmas is treated via quasilinear theory from the dual perspectives of the action-angle formalism and gyrokinetic analysis. This work presents an extension to all orders in the gyroradius of the self-consistent wave-propagation/quasilinear-absorption problem using gyrokinetics. Questions of when and under what conditions local energy should be of definite sign are answered using the action-angle formalism. An important result is that the 'dielectric operators' of the linearized wave equation and of the local energy are not the same, a fact which is obscured when the eikonal or WKB assumption is invoked. This study was originally motivated by concern over the question of local energy for RF-heating of plasmas, where in certain instances, full-wave effects such as refraction, strong absorption, and mode conversion are of primary importance. Fundamentally, the RF-absorption must equate with the energy moment of the quasilinear term to achieve a correct energy balance.
プラズマ中の局所波動エネルギーに関する主題は、作用・角変数形式とジャイロ運動論的解析という二つの視点から、準線形理論を通じて扱われる。本研究は、ジャイロ運動論を用いた自己無撞着な波動伝播・準線形吸収問題のジャイロ半径の全次数への拡張を示す。局所エネルギーがどのような場合に、またどのような条件下で明確な符号を持つべきかという問題は、作用・角変数形式を用いて解答される。重要な結果として、線形化波動方程式の「誘電演算子」と局所エネルギーのそれとは同一ではないことが挙げられるが、この事実は、アイコナル近似またはWKB近似を仮定すると不明瞭になる。本研究は当初、プラズマのRF加熱における局所エネルギーの問題への関心によって動機づけられたものであり、そこでは特定の事例において、屈折、強い吸収、モード変換などの全波動効果が第一義的に重要となる。根本的に、RF吸収は、正しいエネルギー収支を達成するために、準線形項のエネルギー・モーメントと等しくなければならない。