This work investigates the parallel coherence of plasma filaments through numerical simulations using the hot-ion two-fluid hermes-2 model within the BOUT++ framework. Realistic field lines in the scrape-off layer (SOL) of magnetic fusion devices, especially in stellarator configurations possess a highly varying curvature along the magnetic field line. A varying curvature creates a parallel velocity gradient which might tear the filament apart. The main parameters controlling this process are the collisionality and the electron plasma beta. Simulations of realistic curvature variations along field lines in a circular ASDEX Upgrade-like tokamak and Wendelstein 7-X stellarator (W7-X) show the parallel displacement between different filament sections to correlate with the curvature. The rapidly varying W7-X curvature and the low average curvature drive reduce the propagation of the filament to only a few hundred meters per second. The effect of a finite ion temperature on filament propagation in a W7-X field line geometry is found to be a higher diamagnetic current resulting in stronger charge separation. This work supports simulations and experimental findings that filaments in W7-X are comparably slow due to the large major radius of the device. They do not perform ballistic motion and hence do not drive significant turbulence spreading in the SOL.
本稿では、BOUT++フレームワーク内の高温イオン二流体hermes-2モデルを用いた数値シミュレーションにより、プラズマフィラメントの並行コヒーレンスを調査する。磁気核融合装置のスクレイプオフ層（SOL）における実用的な磁力線は、特にステラレータ配位において、磁力線に沿って大きく変化する曲率を有する。曲率の変化は、フィラメントを引き裂く可能性のある並行速度勾配を生み出す。この過程を制御する主なパラメータは、衝突性と電子プラズマベータである。円形ASDEXアップグレード型トカマクおよびWendelstein 7-Xステラレータ（W7-X）に類似した磁力線に沿った現実的な曲率変化のシミュレーションは、異なるフィラメント区間間の並行変位が曲率と相関することを示す。W7-Xの急激に変化する曲率と低い平均曲率駆動は、フィラメントの伝播を毎秒わずか数百メートルにまで低減させる。W7-X磁力線形状における有限イオン温度の効果は、より強い電荷分離をもたらすより高い反磁性電流として見出される。本稿は、W7-Xにおけるフィラメントが装置の大きな主半径のために比較的遅いというシミュレーションおよび実験的知見を支持する。それらは弾道運動を行わず、したがってSOLにおける有意な乱流拡散を駆動しない。