Nonlinear coherent dense plasma structures—'blobs'—that form in the turbulent edge plasma of a tokamak play an important role in the anomalous nature of the plasma transport in that region. A plasma blob is normally formed when another kind of coherent structure—a radially elongated streamer structure—breaks due to differential stretching in the radial and poloidal directions. We investigate the nature of such a blob formation in the scrape-off layer region by taking into account electron temperature effects. It is found that the shear related to the poloidal gradient of the poloidal electric field plays a major role. A blob is predicted to form when this shear exceeds the interchange mode growth rate within the radially elongated region. Our theoretical estimate of this extended criterion for blob formation is validated from three-dimensional numerical simulation results using the BOUT++ framework and could be useful in the interpretation of blob formation in the presence of finite electron temperature gradient that is applicable in the H and L mode discharges.
非線形コヒーレントな高密度プラズマ構造—「ブロブ」—は、トカマクの乱流境界プラズマ中に形成され、その領域におけるプラズマ輸送の異常性において重要な役割を果たす。プラズマブロブは通常、別の種類のコヒーレント構造—径方向に伸長したストリーマ構造—が、径方向とポロイダル方向の差動ストレッチングによって崩壊するときに形成される。我々は、電子温度効果を考慮に入れて、スクレイプオフ層領域におけるそのようなブロブ形成の性質を調査する。ポロイダル電場のポロイダル勾配に関連するシアが主要な役割を果たすことが見出された。このシアが径方向に伸長した領域内の交換モード成長率を超えるとき、ブロブが形成されると予測される。ブロブ形成に対するこの拡張された基準に関する我々の理論的見積もりは、BOUT++フレームワークを用いた三次元数値シミュレーション結果から検証され、HモードおよびLモード放電に適用可能な有限の電子温度勾配の存在下でのブロブ形成の解釈に有用であり得る。