托卡马克等离子体边缘中的三维湍流态

我们推导了托卡马克边缘静电湍流的降阶模型，该模型针对电阻性等离子体，并忽略触发线性漂移波响应的背景密度空间梯度。所得动力学实际上等价于长崎-若谷(Hasegawa-Wakatani)模型，其特征是电势拉普拉斯算符与密度之间的本构关系，这使得我们可以用一个控制电势涨落的单一三维方程来处理。我们通过将 $n=0$ 模（其中 $n$ 表示类环向数）从所有其他模中分离出来研究该模型的演化。然后，我们围绕稳态二维谱对 $n\neq 0$ 模的动力学进行线性化，该稳态二维谱描述了静电二维湍流的光谱特征。我们从理论和数值上证明了三维湍流衰减分支的存在，其以该二维稳态谱为自然吸引子。这一结果表明，等离子体边缘中自持非线性漂移响应的基本组成应归结为非线性二维静电湍流。