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Global gyro-kinetic ion temperature gradient and trapped electron mode turbulence modelling in X-point geometry in negative and positive triangularity

M Bécoulet, G T A Huijsmans, X Garbet, P Donnel, G Dif-Pradalier, Y Sarazin, L Schmitz, C Chrystal, A Marinoni, P Ulbl2026年3月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Comparative modelling of ion temperature gradient (ITG)/trapped electron mode (TEM) turbulence in negative (NT) and positive (PT) triangularity plasma shapes was done using the nonlinear global full-f gyrokinetic particle code JOREK-GK in the realistic X-point tokamak geometry including the Scrape Off Layer (SOL) for TCV and DIII-D parameters. A comparison of JOREK-GK code with the gyrokinetic codes GS2 and GENE was done using NT/PT triangularity TCV L-modes parameters showing good agreement between codes in linear growth rates and clear beneficial effect of NT as compared to PT. Global non-linear modelling of the ITG/TEM saturated turbulence for realistic DIII-D NT pulses was done and compared with numerically constructed PT equilibrium with the same plasma profiles. Existence of longer correlation length of density fluctuations in PT compared to NT was demonstrated. Stronger and more sheared zonal flows are generated via Reynolds stress in NT compared to PT. These factors are stabilizing for TEM/ITG turbulence in NT and lead to smaller heat fluxes and heat conductivities in NT compared to PT configuration. Weak dependence of plasma confinement on collisionality and plasma rotation was found in modelling of DIII-D NT shots similar to the experiment. The confinement scaling with normalized ion gyro-radius ρ* was estimated both for NT and PT. Bohm-like scaling was obtained in both configurations, however with better confinement for NT compared to PT which could be favourable factor for reactor size machines.

日本語訳

負(NT)および正(PT)三角形度のプラズマ形状におけるイオン温度勾配(ITG)/閉じ込め電子モード(TEM)乱流の比較モデリングを、TCVおよびDIII-Dパラメータに対して、スクレイプオフ層(SOL)を含む現実的なX点トカマク幾何学において、非線形グローバルfull-fジャイロ運動論粒子コードJOREK-GKを用いて行った。JOREK-GKコードとジャイロ運動論コードGS2およびGENEとの比較を、NT/PT三角形度のTCV Lモードパラメータを用いて行い、線形成長率におけるコード間の良好な一致と、PTと比較したNTの明確な有益な効果を示した。現実的なDIII-D NTパルスに対するITG/TEM飽和乱流のグローバル非線形モデリングを行い、同じプラズマプロファイルを持つ数値的に構築されたPT平衡と比較した。PTではNTと比較して密度揺動の相関長がより長いことが実証された。NTではPTと比較して、レイノルズ応力を介してより強く、よりシアのある帯状流が生成される。これらの要因はNTにおけるTEM/ITG乱流を安定化させ、PT配位と比較してNTにおいてより小さい熱流束および熱伝導率をもたらす。実験と同様に、DIII-D NTショットのモデリングにおいて、プラズマ閉じ込めの衝突頻度およびプラズマ回転への弱い依存性が見出された。規格化イオンジャイロ半径ρ*に対する閉じ込めスケーリングをNTおよびPTの両方について推定した。両配位においてボーム様スケーリングが得られたが、NTではPTと比較して閉じ込めが良く、これは炉規模の装置にとって有利な要因となり得る。

装置

diii-d低精度(概要文一致)

wiki

Ion temperature gradientTriangularityTrapped electronX-point

AIによる論文要約

X点形状における負および正三角形度でのイオン温度勾配および捕捉電子モード乱流のグローバルジャイロ運動論モデリング
JA核融合プラズマ物理の研究者、特にトカマク設計や乱流輸送に関心のある方#核融合 #ジャイロ運動論 #三角形度 #乱流閉じ込め
LLM向け: {"Title": "Global gyro-kinetic ITG/TEM turbulence modeling in X-point geometry f…

この研究は、負の三角形度(NT)と正の三角形度(PT)を持つプラズマの乱流を、ジャイロ運動論コードJOREK-GKを用いて比較しました。トカマク形状で、X点やSOLを含む現実的な設定でシミュレーションを行い、NTはPTより乱流を抑え、熱流束が小さく閉じ込めが良いことを示しました。特に、NTでは密度ゆらぎの相関長が短く、より強い帯状流が生成され、これが安定化に寄与します。また、閉じ込めのスケーリングはボーム型でしたが、NTの方が優れており、将来の核融合炉に有利な可能性があります。この結果は、TCVやDIII-Dの実験と一致しています。

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