Previous observations of an isotope dependent energy confinement in magnetically confined plasmas are still largely unexplained and its interaction with apparently unrelated plasma conditions has become one of the main unsolved issues with great relevance for nuclear fusion. By means of numerical studies based on the gyrokinetic theory, we quantitatively show how the plasma microturbulence can depend on the isotope mass through nonlinear multiscale effects, involving the interplay and competition between zonal flow shearing, electromagnetic effects and the torque applied. This observation can help to disentangle some of the pieces that form the puzzle of the isotope effect and to provide useful guidelines for establishing priorities in future DT campaigns.
磁場閉じ込めプラズマにおけるエネルギー閉じ込めの同位体依存性に関するこれまでの観測結果は、いまだ十分に説明されておらず、一見無関係と思われるプラズマ条件との相互作用が、核融合にとって極めて重要な未解決問題の一つとなっている。ジャイロ運動論に基づく数値シミュレーションにより、プラズマ乱流がどのようにして同位体質量に依存し得るかを定量的に示す。その際、帯状流シア、電磁効果、および印加トルクの間の相互作用と競合が、非線形マルチスケール効果を通じて重要な役割を果たす。この知見は、同位体効果というパズルを構成する断片の一部を解明する一助となり、将来のDT実験における優先順位の設定に有用な指針を提供するものである。