Plasma turbulence is a key factor in determining plasma transport behavior. Based on HL-2A edge plasma turbulence experiments, this study investigates nonlinear energy transfers among multi-scale fluctuations by observing phenomena such as inverse energy cascade, energy cascade, and dual cascade within turbulent systems. This is a comprehensive picture of the nonlinear energy transfer in tokamak edge-plasma turbulence. The turbulence spectral data were measured experimentally using the two-point method, and bispectral analysis was applied for data analysis. In edge plasma, a typical case is that the energy cascades from small-scale (in the high-frequency region) to large-scale structures (in the low-frequency region). The so-called inverse energy transfer can trigger or strengthen large-scale fluctuations. In another case, a certain portion (approximately 25%) of the energy in low-frequency turbulence cascades to higher-frequency turbulence, indicating that broadband free energy is transmitted to smaller scales through the coupling of nonlinearity and large-scale potential fluctuations, causing the vortices to decrease and transform into higher-frequency turbulence. In the third case, in the two frequency regions, the energy in the relatively low-frequency and relatively high-frequency turbulence cascades and inversely cascades to medium-frequency turbulence, respectively, promotes the development of the latter. A concentrated three-wave coupling region is observed and it is distributed diagonally around the plane, where and represent the mode frequencies. Finally, some brief discussions were held on the relevant results.
プラズマ乱流は、プラズマ輸送挙動を決定する主要因子である。HL-2A周辺プラズマ乱流実験に基づき、本研究では、乱流システム内の逆エネルギーカスケード、エネルギーカスケード、二重カスケードなどの現象を観察することにより、マルチスケール変動間の非線形エネルギー伝達を調査する。これは、トカマク周辺プラズマ乱流における非線形エネルギー伝達の包括的な全体像である。乱流スペクトルデータは、2点法を用いて実験的に測定され、データ解析にはバイスペクトル解析が適用された。周辺プラズマにおいて、典型的なケースは、エネルギーが小スケール（高周波数領域）から大規模構造（低周波数領域）へとカスケードすることである。いわゆる逆エネルギー伝達は、大規模変動を誘発または強化し得る。別のケースでは、低周波数乱流中のエネルギーのある部分（約25％）がより高周波数の乱流へとカスケードし、これは、非線形性と大規模ポテンシャル変動の結合を通じて広帯域の自由エネルギーがより小さなスケールへと伝達され、渦を減少させてより高周波数の乱流へと変化させることを示している。3番目のケースでは、2つの周波数領域において、比較的低周波数の乱流および比較的高周波数の乱流中のエネルギーが、それぞれ中間周波数の乱流へとカスケードおよび逆カスケードし、後者の発達を促進する。集中した3波結合領域が観測され、それは 平面の周囲に対角線上に分布しており、ここで と はモード周波数を表す。最後に、関連する結果についていくつかの簡単な議論が行われた。