We propose a quantitative model of ion temperature gradient driven turbulence in toroidal magnetized plasmas. In this model, the turbulence is regulated by zonal flows, i.e. mode saturation occurs by a zonal-flow-mediated energy cascade ('shearing'), and zonal flow amplitude is controlled by nonlinear decay. Our model is tested in detail against numerical simulations to confirm that both its assumptions and predictions are satisfied. Key results include (1) a sensitivity of the nonlinear zonal flow response to the energy content of the linear instability, (2) a persistence of zonal-flow-regulated saturation at high temperature gradients, (3) a physical explanation of the nonlinear saturation process in terms of secondary and tertiary instabilities, and (4) dependence of heat flux in terms of dimensionless parameters.
トロイダルプラズマにおけるイオン温度勾配駆動乱流の定量的モデルを提案する。このモデルでは、乱流は帯状流によって制御される。すなわち、モード飽和は帯状流を介したエネルギーカスケード(「せん断」)によって生じ、帯状流の振幅は非線形減衰によって制御される。本モデルは、その仮定と予測の両方が満たされることを確認するため、数値シミュレーションに対して詳細に検証される。主な結果には以下が含まれる:(1) 線形不安定性のエネルギー含有量に対する非線形帯状流応答の敏感性、(2) 高温度勾配における帯状流制御飽和の持続性、(3) 二次・三次不安定性による非線形飽和過程の物理的説明、および (4) 無次元パラメータに関する熱流束の依存性。