静電・電磁揺動の新古典輸送に与える効果と異常粘性に関する研究

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静電揺動が存在する軸対称トーラスプラズマにおける新古典及び異常輸送を統一的に理論定式化した。粒子分布関数に対する運動論的方程式をアンサンブル平均と揺動部分に分けることにより、新古典及び異常輸送成分を明解に分類した。乱流に起因する力の磁力線垂直方向成分が異常粒子・熱輸送フラックスを与え、その磁力線平行方向成分が新古典輸送に影響を与えることを示した。静電揺動項を含むドリフト運動論的方程式のアンサンブル平均部分と揺動部分をそれぞれ解析的に解き、その解を用いて新古典・異常輸送フラックスの表式を求め、新たに静電乱流が生み出す磁力線平行方向の異常粘性を導出した。その例として、イオン温度勾配不安定性モードの分散関係を用いて、プラトー衝突領域における新古典・異常それぞれの粒子・熱輸送フラックスと異常粘性を詳細に表し、イオン温度勾配と静電乱流が生み出すポロイダル方向のプラズマ流の大きさを評価した。また、静電乱流に伴うエントロピー生成を厳密に定義することにより、異常輸送における互いに共役な熱力学的力と輸送フラックスの組合せを確定し、その組合せの間に成り立つ準線形異常輸送方程式を導き、準線形異常輸送行列がオンサーガ-対称性を満足することを示した。この新古典・異常輸送理論を非軸対称トーラスの場合に拡張するため、先ず乱流の存在しない非軸対称トーラスに対して、純粋な新古典輸送におけるエントロピー生成を運動論的に定義し、そのエントロピー生成を互いに共役な熱力学的力と新古典輸送フラックスの内積として熱力学的形式に書き換え、共役な力とフラックスを結ぶ新古典輸送方程式が非軸対称系においても厳密にオンサーガ-対称性を満足することを証明した。