This study is motivated by experiments on Tore Supra and WEST tokamaks where a deepening of the E × B velocity—governed by the radial electric field Er—near the edge is observed when the safety factor decreases in L-mode plasmas. Flux-driven global simulations of ion temperature gradient turbulence recover qualitatively the trend observed in the experiments, i.e. the E × B velocity increases when decreasing the safety factor. From these simulations, multiple clues point out the role of turbulence in the establishment of the radial electric field even though the turbulent intensity increases with the safety factor. The proposed mechanism to elucidate this phenomenon, backed up by a reduced model, is that the damping of the poloidal flow, governed by the neoclassical friction, increases more strongly with the safety factor than the turbulent drive for Er, due to the component of the Reynolds stress.
この研究は、Tore SupraおよびWESTトカマクにおける実験に動機づけられたものであり、Lモードプラズマにおいて安全係数が減少する際に、端部近傍でE×B速度——動径電場Erによって支配される——の深化が観測されることに着目している。イオン温度勾配駆動乱流のフラックス駆動型グローバルシミュレーションは、実験で観測された傾向、すなわち安全係数が減少するときにE×B速度が増加することを定量的に再現する。これらのシミュレーションから、乱流強度が安全係数とともに増加するにもかかわらず、動径電場の確立における乱流の役割を示す複数の手がかりが得られる。この現象を解明するために提案されたメカニズムは、簡約モデルによって裏付けられており、ポロイダル流の減衰——新古典摩擦によって支配される——が、リノルズ応力の成分による乱流駆動のE×B速度よりも、安全係数とともにより強く増加するというものである。