Electromagnetic microtearing modes (MTMs) have been observed in many different spherical tokamak (ST) regimes. Understanding how these and other electromagnetic modes nonlinearly saturate is likely critical in understanding the confinement of a high β ST. Equilibrium E × B sheared flows have sometimes been found to significantly suppress low β ion scale transport in both gyrokinetic simulations and in experiment. This work aims to understand the conditions under which E × B sheared flow impacts on the saturation of MTM simulations, as there have been examples where it does (Guttenfelder et al 2012 Phys. Plasmas19 056119) and does not (Doerk et al 2012 Phys. Plasmas19 055907) have a considerable effect. Two experimental regimes are examined from MAST and NSTX, on surfaces that have unstable MTMs. The MTM driven transport on a local flux surface in MAST is shown to be more resilient to suppression via E × B shear, compared to the case from NSTX where the MTM transport is found to be significantly suppressed. This difference in the response to flow shear is explained through the impact of magnetic shear, , on the MTM linear growth rate dependence on ballooning angle, θ0. At low , the growth rate depends weakly on θ0, but at higher , the MTM growth rate peaks at θ0 = 0, with regions of stability at higher θ0. Equilibrium E × B sheared flows act to advect the θ0 of a mode in time, providing a mechanism to reduce the linear drive and suppress the transport from modes where the growth rate is strongly peaked in θ0 (Roach et al 2009 Plasma Phys. Control. Fusion51 124020). Bicoherence analysis demonstrates that with the inclusion of E × B shear there is a more effective coupling between the linearly driven drift-waves responsible for transport and zonal modes, which enhances damping. The dependence of γMTM on θ0 is in qualitative agreement with a recent theory (Hardman et alPlasma Phys. Control. Fusion65 045011) at low β when , but the agreement worsens at higher q where the theory breaks down. At higher , MTMs drive more stochastic transport due a stronger overlap of magnetic islands centred on neighbouring rational surfaces, but equilibrium E × B shear acts to mitigate this. This is especially critical towards the plasma edge where can be larger and where the total stored energy in the plasma is more sensitive to the local gradients. This work highlights the important role of the safety factor profile in determining the impact of equilibrium E × B shear on the saturation level of MTM turbulence.
電磁マイクロティアリングモード（MTM）は、多くの異なる球状トカマク（ST）運転領域において観測されている。これらおよび他の電磁モードが非線形的にどのように飽和するかを理解することは、高β STの閉じ込めを理解する上でおそらく重要である。平衡E×Bシア流は、ジャイロ運動論シミュレーションと実験の両方において、低βイオンスケール輸送を有意に抑制することがある。本研究は、E×Bシア流がMTMシミュレーションの飽和に影響を及ぼす条件を理解することを目的とする。というのも、E×Bシア流が有意な効果を持つ場合（Guttenfelderら 2012 Phys. Plasmas 19 056119）と持たない場合（Doerkら 2012 Phys. Plasmas 19 055907）の両方が存在するためである。MASTとNSTXから、不安定なMTMを有する磁気面上の2つの実験領域を検討する。MASTの局所磁気面上でのMTM駆動輸送は、NSTXの場合と比較して、E×Bシアによる抑制に対してより頑健であることが示される。NSTXではMTM輸送が有意に抑制されることが見出されている。この流れシアに対する応答の差異は、MTM線形成長率のバルーニング角θ0依存性に対する磁気シアの影響を通じて説明される。低磁気シアでは、成長率はθ0に弱く依存するが、高磁気シアでは、MTM成長率はθ0=0でピークを持ち、より高いθ0では安定領域が存在する。平衡E×Bシア流はモードのθ0を時間的に移流させるように作用し、成長率がθ0に強くピークを持つモードからの線形駆動を低減し輸送を抑制するメカニズムを提供する（Roachら 2009 Plasma Phys. Control. Fusion 51 124020）。バイコヒーレンス解析は、E×Bシアを含めることにより、輸送の原因となる線形駆動ドリフト波と帯状モードとの間の結合がより効果的になり、減衰が増強されることを示している。γMTMのθ0依存性は、低βかつ低磁気シアの条件下で最近の理論（Hardmanら Plasma Phys. Control. Fusion 65 045011）と定性的に一致するが、高磁気シアでは理論が破綻し一致度が悪化する。高磁気シアでは、MTMは隣接する有理面上に中心を持つ磁気島の重なりが強まることにより、より大きな確率的輸送を駆動するが、平衡E×Bシアはこれを緩和するように作用する。これは、磁気シアがより大きく、かつプラズマ中の全蓄積エネルギーが局所勾配により敏感であるプラズマ端部付近で特に重要である。本研究は、平衡E×BシアがMTM乱流の飽和レベルに及ぼす影響を決定する上での安全係数プロファイルの重要な役割を強調するものである。