Research Abstract
磁気面の壊れによるプラズマ流の減衰
Flow damping due to stochastization of the magnetic field
2015年1月8日 Nature Communications 6 : 5816 doi: 10.1038/ncomms6816
プラズマ流を駆動し減衰させる機構は、流れのシアがプラズマの乱れに大きな影響を及ぼすため重要な問題であり、磁化プラズマの輸送を決定する。今回我々は、磁気面の壊れ（ストキャスティック化）によるプラズマ流の減衰を示す明確な証拠について報告する。大型ヘリカル装置において有理面の磁気シアが0.5に減少する際に、入れ子状の磁気面から壊れた磁場への遷移に伴うトロイダル流の急激な減衰が観測された。このプラズマ流の減衰と、その結果生じる分布の平坦化は、レチェスター・ローゼンブルスモデルによる予想よりはるかに大きい。トロイダル流のシアは、線形減衰を示すが、イオン温度勾配は指数関数的減衰を示している。この観測結果は、プラズマ流の減衰が運動量輸送の非拡散項の起因することを示唆している。
K. Ida, M. Yoshinuma, H. Tsuchiya, T. Kobayashi, C. Suzuki, M. Yokoyama, A. Shimizu, K. Nagaoka, S. Inagaki, K. Itoh & the LHD Experiment Group
Corresponding Author
The driving and damping mechanism of plasma flow is an important issue because flow shear has a significant impact on turbulence in a plasma, which determines the transport in the magnetized plasma. Here we report clear evidence of the flow damping due to stochastization of the magnetic field. Abrupt damping of the toroidal flow associated with a transition from a nested magnetic flux surface to a stochastic magnetic field is observed when the magnetic shear at the rational surface decreases to 0.5 in the large helical device. This flow damping and resulting profile flattening are much stronger than expected from the Rechester–Rosenbluth model. The toroidal flow shear shows a linear decay, while the ion temperature gradient shows an exponential decay. This observation suggests that the flow damping is due to the change in the non-diffusive term of momentum transport.
