The mechanism for formation of a steep structure in the radial electric field is a key issue in plasma confinement. Properties of the radial electric field bifurcation are studied taking into account the effect of electrode biasing. The radial electric field structure is determined by the charge conservation equation. From the nonlinear mechanism associated with local current due to ion bulk viscosity, a transition can take place. Various types of radial electric field structures with multiple peaks are allowed for the same boundary condition. The ion orbit loss term breaks the symmetry of the radial current similarly to the ambipolar radial electric field. A radial current driven by the electrode plays the role of a control parameter in a transition similarly to the pressure gradient. A phase diagram is given in the spontaneous drive vs external drive space. Differences in the radial shape of solitary electric field structures are demonstrated in the presence of spatial varying components. This study clarifies the mechanisms of nonlinear structure formation in transport barriers.
径方向電場における急峻な構造の形成メカニズムは、プラズマ閉じ込めにおける重要な課題である。電極バイアスの効果を考慮した上で、径方向電場の分岐特性について研究を行った。径方向電場の構造は電荷保存則によって決定される。イオン軌道損失に伴う局所電流による非線形メカニズムから、遷移が生じ得る。同一の境界条件のもとで、複数のピークを有する様々なタイプの径方向電場構造が許容される。イオン軌道損失項は、非双極性径方向電場と同様に、径方向電流の対称性を破る。電極によって駆動される径方向電流は、圧力勾配と同様に、遷移における制御パラメータの役割を果たす。自発駆動と外部駆動の空間における分岐図を示す。空間的に変化する成分が存在する場合の孤立電場構造の径方向形状の違いを実証する。本研究は、輸送障壁における非線形構造形成のメカニズムを明らかにするものである。