Cross field electron diffusion induced by low frequency electromagnetic field fluctuations is investigated by the test particle approach based on the drift kinetic equation with the number conserving Krook collision term within the limit of quasilinear analysis in slab geometry. The diffusion coefficient is described in terms of a form factor which consists of three portions; the wave number and frequency spectra of density fluctuations, the effect of longitudinal wave-particle interaction, and the transverse dispersion function. The transverse dispersion gives the plasma skin depth as the characteristic scale length, which yields the Alcator-like scaling of the diffusion coefficient. The form factor shows a resonance-like behavior due to the magnetic part of fluctuations at the drift frequency, which indicates the importance of density fluctuations near the drift frequency in the electromagnetic plasma turbulence. This resonance is enhanced with increasing the plasma pressure, and finally the transition of the Alcator scaling is possible in the case of narrow band turbulence. The transitions of the Alcator scaling by the effect of collision is also derived in the single mode approximation.
要旨 低周波電磁場揺動によって誘起される交差磁場電子拡散を、粒子数保存型Krook衝突項を備えたドリフト運動論方程式に基づく試験粒子法を用いて、スラブ幾何学における準線形解析の範囲内で調査する。拡散係数は、密度揺動の波数・周波数スペクトル、縦方向の波-粒子相互作用の効果、および横方向の分散関数の三つの要素から構成される形状因子によって記述される。横方向の分散は特性長スケールとしてプラズマ表皮深さを与え、これにより拡散係数のアルカター型スケーリングが導出される。形状因子は、電磁場揺動の磁気的成分によるドリフト周波数での共鳴的挙動を示し、これは電磁乱流におけるドリフト周波数近傍の密度揺動の重要性を示唆する。この共鳴はプラズマ圧力の増大とともに強化され、最終的に狭帯域乱流の場合にはアルカター型スケーリングへの遷移が可能となる。衝突の効果によるアルカター型スケーリングへの遷移も、単一モード近似の枠組みで導出される。