Turbulent transport in high-beta toroidal plasmas is investigated by means of an electromagnetic gyrokinetic model and a newly developed electromagnetic hybrid model consisting of the gyrokinetic equation for ions and drift-Landau-fluid equations for electrons. Full gyrokinetic simulation results for Cyclone base case tokamak and for Large Helical Device (LHD) plasmas are quickly and accurately reproduced by the hybrid simulation. In the kinetic ballooning mode (KBM)-driven turbulence the ion heat and particle fluxes are mainly caused by electrostatic perturbation, and the contribution of magnetic perturbation is small and negative. The electron heat flux is caused by both electrostatic and magnetic perturbations. The numerical solutions satisfy the entropy balance equation, and the entropy is transferred from ions to electrons through electrostatic and magnetic perturbations. An analysis based on the entropy balance equation shows that the zonal structure is produced by magnetic nonlinearity corresponding to the Maxwell stress in the fluid limit but is weakened by the electrostatic one related to the Reynolds stress. A linear analysis on the standard configuration of LHD plasmas shows the suppression of the ion temperature gradient mode by finite-beta effects and the destabilization of KBM at high beta.
高ベータトーラスプラズマにおける乱流輸送を、電磁ジャイロ運動論モデルと、イオンに対するジャイロ運動論方程式と電子に対するドリフト・ランダウ流体方程式からなる新しく開発した電磁ハイブリッドモデルにより調べた。サイクロン基準ケーストカマクおよび大型ヘリカル装置（LHD）プラズマに対する完全ジャイロ運動論シミュレーション結果は、ハイブリッドシミュレーションによって迅速かつ正確に再現された。運動論バルーニングモード（KBM）駆動乱流において、イオン熱および粒子フラックスは主に静電擾乱によって引き起こされ、磁気擾乱の寄与は小さく負である。電子熱フラックスは静電擾乱と磁気擾乱の両方によって引き起こされる。数値解はエントロピー平衡方程式を満たし、エントロピーは静電擾乱と磁気擾乱を通じてイオンから電子へ輸送される。エントロピー平衡方程式に基づく解析は、帯状構造が流体極限におけるマクスウェル応力に対応する磁気非線形性によって生成されるが、レイノルズ応力に関連する静電非線形性によって弱められることを示している。LHDプラズマの標準配位に関する線形解析は、有限ベータ効果によるイオン温度勾配モードの抑制と、高ベータにおけるKBMの不安定化を示している。