ジャイロ運動論的方程式に基づく微視的不安定性とシアーフローの研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10780308
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 洲鎌 英雄 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (80202125)
• Keywords: ジャイロ運動論的方程式 / 微視的不安定性 / シアーフロー / 異常輸送 / ITGモード

Research Abstract

バルーニング表示を用い、イオン・ジャイロ運動論方程式、断熱電子の近似及び準中性条件から得られる積分方程式を基にして、トロイダル・イオン温度勾配不安定性(ITGモード)の線形初期値問題を解いた。これは前年の成果を非局所的な場合にも拡張したものになっている。トロイダル磁気ドリフトが存在する場合、ITGモードの静電ポテンシャル・密度揺動の時間発展は指数関数時間依存性を持つnormal modesとベキ乗減衰をするcontinuum modeの和として表されることが非局所的な場合でも確かめられた。また複素周波数平面上の分散関係の解析接続を適切に行うことにより、安定なモードの減衰率を計算できるようになった。更に、ヘリカル系プラズマにおける線形ITGモードの固有周波数、成長率、モード構造を数値計算により求めた。
ジャイロ運動論のラグランジュ定式化を行い、粒子のみならず電磁場に対する支配方程式を変分原理から導出できるようになった。これにより非線形ジャイロ運動論的方程式とポアソン・アンペール方程式からなる系がエネルギーを厳密に保存することがネーターの定理より導かれる。また、高周波数揺動も記述できるようにジャイロ運動論を拡張することが可能となった。
負磁気シアーを持つトカマク配位における径方向電場、シアーフロー分布の解析を新古典理論を基に行った。

Research Products

• [Publications] H. Sugama: "Gyrokinetic field theory"Physics of Plasmas. 7・2. 466-480 (2000)
• [Publications] H. Sugama: "Damping of toroidal ion temperature gradient modes"Physics of Plasmas. 6・9. 3527-3535 (1999)
• [Publications] T.-H. Watanabe: "Nondissipative Kinetic simulation and analytic solution of three-mode equations of the ion temperature graient instability"Physics of Plasmas. 7・3. 984-990 (2000)
• [Publications] P. Zhu: "The radial electric field in a tokamak with reversed magnetic shear"Physics of Plasmas. 6・6. 2503-2512 (1999)