Turbulent transport simulation results from a large nonlinear three-dimensional (3D) toroidal electrostatic gyrokinetic particle-in-cell simulation model, including global equilibrium effects, are presented. The parallel implementation of the particle simulation model on massively parallel computers has allowed us to perform large-scale simulations of ion temperature gradient-driven turbulence and to include low-n and high-n toroidal mode numbers in a single calculation. Simulation results indicate a strong interaction between these short and long wavelength scales and that this is the possible origin of a Bohm-like ion thermal transport scaling. The inclusion of trapped electron dynamics and self-generated shear flows on the fluctuation dynamics is shown to produce quantitative differences in the ion thermal transport.
大規模な非線形三次元トロイダル静電ジャイロ運動論的粒子インセルシミュレーションモデルによる乱流輸送シミュレーション結果を、グローバル平衡効果を含めて提示する。質量並列コンピュータ上での粒子シミュレーションモデルの並列実装により、イオン温度勾配駆動乱流の大規模シミュレーションを実行し、単一の計算において低次および高次のトロイダルモード数を考慮することが可能となった。シミュレーション結果は、これらの短波長および長波長スケール間の強い相互作用を示し、これがボーム様イオン熱輸送スケーリングの可能性のある起源であることを示唆している。閉じ込められた電子ダイナミクスと自己生成シア流の変動ダイナミクスへの組み込みが、イオン熱輸送に定量的な差異をもたらすことが示された。