In this work, we study the interplay between triangularity and micro-tearing turbulence using linear and nonlinear flux tube GENE simulations. We consider scenarios with negative and positive triangularity (PT) plasma shaping taken from existing tokamaks (TCV, DIII-D, MAST-U and SMART) and EU-DEMO. The study of all these tokamaks reveals a coherent picture. Negative triangularity (NT) geometry is more susceptible to micro-tearing modes (MTMs), which, when present, make transport much worse than in PT. At sufficiently large β (the ratio of plasma pressure over magnetic pressure), magnetic shear and ratio of electron to ion temperature gradient, all the scenarios with NT are dominated by MTM turbulence. In contrast, the corresponding scenarios with PT remain dominated by electrostatic turbulence and MTMs are subdominant or stable. We observe that conventional tokamaks usually operate in a parameter space far away from the onset of this MTM-dominated regime in NT, thus preserving the beneficial effect of NT on turbulent transport. In contrast, spherical tokamaks (ST) operate close to this regime and may ultimately exhibit worse transport at NT than PT. We find that lowering the magnetic shear in STs can preserve the beneficial effect of NT on electrostatic turbulence and prevent strong MTM transport. Finally, linear and nonlinear simulations reveal the reason for stronger MTMs: the magnetic drifts are faster in the NT geometry.
本研究では、線形および非線形フラックスチューブGENEシミュレーションを用いて、三角形度とマイクロティアリング乱流の間の相互作用を調べる。既存のトカマク（TCV、DIII-D、MAST-U、SMART）およびEU-DEMOから取られた負三角形度（NT）および正三角形度（PT）のプラズマ形状を持つシナリオを考える。これらすべてのトカマクの研究は、一貫した描像を明らかにする。負三角形度（NT）形状はマイクロティアリングモード（MTM）に対してより感受性が高く、MTMが存在する場合、PTよりも輸送をはるかに悪化させる。十分に大きなβ（プラズマ圧力と磁気圧の比）、磁気シア、および電子-イオン温度勾配比では、NTのすべてのシナリオはMTM乱流によって支配される。対照的に、対応するPTのシナリオは静電乱流によって支配されたままであり、MTMは亜支配的または安定である。従来型トカマクは通常、NTにおけるこのMTM支配領域の開始点から遠く離れたパラメータ空間で運転されるため、乱流輸送に対するNTの有益な効果が保たれることが観察される。対照的に、球状トカマク（ST）はこの領域に近接して運転され、最終的にPTよりもNTでより悪い輸送を示す可能性がある。STにおいて磁気シアを低減することで、静電乱流に対するNTの有益な効果を維持し、強いMTM輸送を防ぐことができることが分かる。最後に、線形および非線形シミュレーションにより、より強いMTMの理由が明らかになる：磁気ドリフトはNT形状においてより速い。