The competition between the drive and stabilization of plasma microinstabilities by sheared flow is investigated, focusing on the ion temperature gradient mode. Using a twisting mode representation in sheared slab geometry, the characteristic equations have been formulated for a dissipative fluid model, developed rigorously from the gyrokinetic equation. They clearly show that perpendicular flow shear convects perturbations along the field at a speed we denote by Mcs (where cs is the sound speed), whilst parallel flow shear enters as an instability driving term analogous to the usual temperature and density gradient effects. For sufficiently strong perpendicular flow shear, M > 1, the propagation of the system characteristics is unidirectional and no unstable eigenmodes may form. Perturbations are swept along the field, to be ultimately dissipated as they are sheared ever more strongly. Numerical studies of the equations also reveal the existence of stable regions when M < 1, where the driving terms conflict. However, in both cases transitory perturbations exist, which could attain substantial amplitudes before decaying. Indeed, for M ≫ 1, they are shown to exponentiate times. This may provide a subcritical route to turbulence in tokamaks.
シア流によるプラズマ微視的不安定性の駆動と安定化の競合を、イオン温度勾配モードに焦点を当てて調査する。シア付きスラブ幾何学におけるねじれモード表現を用いて、ジャイロ運動論方程式から厳密に導出された散逸性流体モデルに対して特性方程式が定式化された。それらは、垂直シア流が音速csで表される速度Mcsで擾乱を磁力線に沿って対流させる一方、平行シア流は通常の温度勾配や密度勾配の効果と同様の不安定性駆動項として作用することを明確に示している。十分に強い垂直シア流、すなわちM > 1の場合、系の特性曲線の伝播は一方向となり、不安定な固有モードは形成され得ない。擾乱は磁力線に沿って掃引され、より強くシアを受けながら最終的に散逸する。また、数値計算により、M < 1の場合には駆動項が競合する安定領域が存在することも明らかになった。しかしながら、いずれの場合においても、減衰する前に有意な振幅に達し得る過渡的擾乱が存在する。実際、M ≫ 1の場合、それらは 倍に増幅されることが示されている。これはトカマクにおける乱流への亜臨界経路を提供する可能性がある。