The ion scale microinstabilities in the large helical device (LHD) are investigated by the gyrokinetic simulations for the multi-ion-species plasmas including hydrogen, helium, and impurity ions. The observations in the LHD experiments show that the ion temperature increases with the decreases of the ratio of hydrogen density to helium density. It is found from the linear gyrokinetic simulations with the multi-ion-species and real-mass kinetic electrons in the LHD discharges that the growth rates of the ion scale microinstabilities are reduced for the helium-dominated multi-species plasma compared with the hydrogen-dominated one. In addition to the differences of the conditions including the temperature, the density profiles, and the temperature ratio between both plasmas, due to the dependence on the mass number and the electric charge of the mixed ion species, the mixing length estimates obtained from the linear simulations predicts smaller ion thermal diffusivity for the helium-dominated plasma than the hydrogen-dominated one in the hydrogen gyro-Bohm unit, which is consistent with the experimental results.
大型ヘリカル装置（LHD）におけるイオンスケールの微視的不安定性は、水素、ヘリウム、および不純物イオンを含む多イオン種プラズマに対するジャイロ運動論的シミュレーションによって調査される。LHD実験における観測は、水素密度とヘリウム密度の比の減少に伴ってイオン温度が増加することを示している。LHD放電における多イオン種および実質量運動論的電子を用いた線形ジャイロ運動論的シミュレーションから、イオンスケールの微視的不安定性の成長率は、水素優勢のプラズマと比較してヘリウム優勢の多種プラズマでは低減されることが見出される。温度、密度分布、および両プラズマ間の温度比を含む条件の違いに加えて、混合イオン種の質量数と電荷への依存性により、線形シミュレーションから得られた混合長推定は、水素ジャイロボーム単位において、水素優勢のプラズマよりもヘリウム優勢のプラズマに対してより小さいイオン熱拡散係数を予測し、これは実験結果と一致する。