The quasilinear turbulent particle and heat transports induced by the impurity mode (IM), driven by the opposite gradients of the core hydrogen and outer , , and ions, are shown to be crucial for plasma confinement in toroidal magnetic configurations. Full gyrokinetic effects of both the main and impurity ions, derived from the kinetic theory, are taken into account. Even in the absence of ion temperature gradient or trapped electron (TE) effects, IM turbulence induces significant particle and heat transports, when the impurity fraction remains at the low levels typically measured in plasma experiment. The small mass mz and large charge number Z ions enhance the turbulent transport induced by the IM turbulence and reduce the excitation threshold. The investigation of the temperature ratio effect shows that the inward impurity and outward main ion particle and heat fluxes as well as the growth rate of IM increase when τz increases. In contrast, the growth rate increases first and then decreases while the fluxes are all increase when τi increases. It is also found that the TEs mainly impact the particle transport, while the impurity ion fraction dominates the particle and thermal transports. Most importantly, the IMs are shown to produce significant outward heat transport and inward impurity transport even in regimes with relatively flat ion temperature profiles.
不純物モード(IM)によって誘起され、中心部の水素と外側の , , および イオンの逆向きの勾配によって駆動される準線形乱流粒子・熱輸送が、トロイダル磁場配位におけるプラズマ閉じ込めに重要であることが示される。運動論から導出された主イオンと不純物イオンの両方の完全なジャイロ運動論的効果が考慮される。イオン温度勾配または捕捉電子(TE)効果が存在しない場合でも、不純物割合がプラズマ実験で典型的に測定される低いレベルに留まる場合には、IM乱流は有意な粒子・熱輸送を誘起する。小さな質量 mz と大きな電荷数 Z を持つイオンは、IM乱流によって誘起される乱流輸送を増強し、励起閾値を低下させる。温度比 効果の調査は、τz が増加するとき、内向きの不純物束および外向きの主イオン粒子・熱束とともに IM の成長率も増加することを示す。対照的に、τi が増加するとき、成長率は最初に増加しその後減少する一方、フラックスはすべて増加する。また、TEは主に粒子輸送に影響を与える一方、不純物イオン割合は粒子輸送および熱輸送を支配することが見出される。最も重要なことに、IMは、比較的平坦なイオン温度分布を持つ領域でも、有意な外向き熱輸送と内向き不純物輸送を生じることが示される。