The impact of the parallel flow shear on the tokamak plasma stability and turbulent transport driven by the ion temperature gradient (ITG) modes is analyzed by means of local gyrokinetic numerical analyses. It is shown that the parallel flow shear increases the ITG growth rate in the linear regime, and induces a broadening and shift of the radial spectrum. Then, the different effects of the finite parallel shear on the ITG turbulence characteristics are deeply analyzed in the nonlinear regime. These studies highlight that a reduction of the thermal-ion turbulent heat flux is induced by a complex mechanism involving the nonlinear generation of an enhanced zonal flow activity. Indeed, the turbulent sources of the zonal flows are increased by the introduction of the finite parallel flow shear in the system, beneficially acting on the saturation level of the ITG turbulence. The study has been carried out for the Waltz standard case below the critical threshold of the destabilization of the parallel velocity gradient instability, and then generalized to a selected pulse of a recent JET scenario with substantial toroidal rotation in the edge plasma region. It is, thus, suggested that the investigated complex mechanism triggered by the finite parallel flow shear reducing the ITG turbulent heat fluxes could be complementary to the well-established perpendicular flow shear in a region with sufficiently large plasma toroidal rotation.
平行流シアが、イオン温度勾配(ITG)モードによって駆動されるトカマクプラズマの安定性と乱流輸送に及ぼす影響を、局所ジャイロ運動論的数値解析により解析した。線形領域において、平行流シアはITG成長率を増大させ、動径スペクトルの広がりとシフトを誘起することが示される。次に、有限の平行シアがITG乱流特性に及ぼす様々な影響を、非線形領域において深く解析する。これらの研究は、熱イオン乱流熱流束の低減が、増強された帯状流活動の非線形生成を伴う複雑なメカニズムによって誘起されることを強調する。実際、帯状流の乱流源は、系への有限平行流シアの導入によって増大し、ITG乱流の飽和レベルに有益に作用する。この研究は、平行速度勾配不安定性の不安定化の臨界閾値以下のWaltz標準ケースについて実施され、その後、周辺プラズマ領域において実質的なトロイダル回転を伴う最近のJETシナリオの選択されたパルスに一般化された。したがって、有限平行流シアによって引き起こされ、ITG乱流熱流束を低減する、調査された複雑なメカニズムは、プラズマのトロイダル回転が十分に大きい領域において、確立された垂直流シアと相補的であり得ることが示唆される。