The objective of this study is twofold: firstly, to demonstrate the consistency between the anomalous transport results produced by updated Multi-Mode Model (MMM) version 9.0.4 and those obtained through gyrokinetic simulations; and secondly, to showcase MMM's ability to predict electron and ion temperature profiles in low aspect ratio, high beta NSTX discharges. MMM encompasses a range of transport mechanisms driven by electron and ion temperature gradients, trapped electrons, kinetic ballooning, peeling, microtearing, and drift resistive inertial ballooning modes. These modes within MMM are being verified through corresponding gyrokinetic results. The modes that potentially contribute to ion thermal transport are stable in MMM, aligning with both experimental data and findings from linear CGYRO simulations. The isotope effects on these modes are also studied and higher mass is found to be stabilizing, consistent with the experimental trend. The electron thermal power across the flux surface is computed within MMM and compared to experimental measurements and nonlinear CGYRO simulation results. Specifically, the electron temperature gradient modes (ETGM) within MMM account for 2.0 MW of thermal power, consistent with experimental findings. It is noteworthy that the ETGM model requires approximately 5.0 ms of computation time on a standard desktop, while nonlinear CGYRO simulations necessitate 8.0 h on 8 K cores. MMM proves to be highly computationally efficient, a crucial attribute for various applications, including real-time control, tokamak scenario optimization, and uncertainty quantification of experimental data.
この研究の目的は2つある。第一に、更新されたMulti-Mode Model (MMM) バージョン9.0.4によって生成された異常輸送結果と、ジャイロ運動論的シミュレーションによって得られた結果との間の一致性を示すこと。第二に、低アスペクト比、高ベータのNSTX放電における電子およびイオン温度分布を予測するMMMの能力を示すことである。MMMは、電子およびイオン温度勾配、捕捉電子、運動論的バルーニング、ピーリング、マイクロティアリング、およびドリフト抵抗性慣性バルーニングモードによって駆動される一連の輸送機構を包含する。MMM内のこれらのモードは、対応するジャイロ運動論的結果を通じて検証されている。イオン熱輸送に寄与する可能性のあるモードはMMMでは安定であり、実験データおよび線形CGYROシミュレーションの結果の両方と一致している。これらのモードに対する同位体効果も研究され、より高い質量が安定化することが見出されており、これは実験の傾向と一致する。磁束面を横切る電子熱出力はMMM内で計算され、実験測定値および非線形CGYROシミュレーション結果と比較される。具体的には、MMM内の電子温度勾配モード(ETGM)は2.0 MWの熱出力を説明し、これは実験結果と一致する。注目すべきことに、ETGMモデルは標準的なデスクトップ上で約5.0 msの計算時間を必要とする一方、非線形CGYROシミュレーションは8 Kコア上で8.0 hを必要とする。MMMは非常に計算効率が高いことが実証されており、これはリアルタイム制御、トカマクシナリオ最適化、実験データの不確実性定量化など、さまざまな応用にとって重要な特性である。