A nonlinear gyrokinetic simulation model incorporating equilibrium current has been formulated for studying kinetic magnetohydrodynamic processes in magnetized plasmas. This complete formulation enables gyrokinetic simulation of both pressure-gradient-driven and current-driven instabilities as well as their nonlinear interactions in multi-scale simulations. The gyrokinetic simulation model recovers the ideal magnetohydrodynamic theory in the linear long wavelength regime including ideal and kinetic ballooning modes, kink modes and shear Alfvén waves. The implementation of this model in the global gyrokinetic particle code has been verified for the simulation of the effects of equilibrium current on the reversed shear Alfvén eigenmode in tokamaks.
平衡電流を組み込んだ非線形ジャイロ運動論的シミュレーションモデルが、磁化プラズマにおける運動論的磁気流体力学過程を研究するために定式化された。この完全な定式化により、圧力勾配駆動および電流駆動の不安定性と、マルチスケールシミュレーションにおけるそれらの非線形相互作用のジャイロ運動論的シミュレーションが可能となる。このジャイロ運動論的シミュレーションモデルは、理想および運動論的バルーニングモード、キンクモード、せん断アルヴェン波を含む線形長波長領域において、理想磁気流体力学理論を再現する。トカマクにおける逆シア・アルヴェン固有モードに対する平衡電流の影響のシミュレーションにおいて、グローバルジャイロ運動論的粒子コードへの本モデルの実装が検証された。