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Global gyrokinetic turbulence simulations of MAST plasmas

S Saarelma, P Hill, A Bottino, G Colyer, A R Field, B McMillan, A Peeters, C M Roach, the MAST team2012年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Electrostatic gyrokinetic analyses are presented for an L-mode discharge with an internal transport barrier, from the spherical tokamak, MAST. Local and global microstability analysis finds similar linear growth rates for ion temperature gradient (ITG) driven modes. When the electron response is assumed to be adiabatic, growth rates are found to be lower than the experimental E × B flow shearing rate. Including kinetic electrons, without collisions, increases the ITG growth rates above the flow shearing rate, and these modes are found to be linearly unstable in the outer part of the plasma only. In global simulations the flow shear stabilization is found to be asymmetric with respect to the direction of the flow: there is a small destabilizing effect at low flow shear when the flow is in the co-direction.Global non-linear simulations with kinetic electrons and including the flow shear effects predict turbulent ion heat transport that is well above the neoclassical level in the region outside the internal transport barrier in this MAST plasma. In non-linear simulations we also find turbulence extending from the outer part of the plasma into the linearly stable core region.

日本語訳

球状トカマクMASTからの、内部輸送障壁を有するLモード放電に対する静電ジャイロ運動論解析を提示する。局所および大域的微安定性解析は、イオン温度勾配(ITG)駆動モードに対して同様の線形成長率を見出す。電子応答が断熱的であると仮定した場合、成長率は実験的なE × Bフローシア速度よりも低いことが見出される。衝突なしで運動論的電子を含めると、ITG成長率はフローシア速度を上回るように増加し、これらのモードはプラズマの外側部分でのみ線形不安定であることが見出される。大域シミュレーションでは、フローシア安定化はフローの方向に関して非対称であることが見出される:フローがコ方向にある場合、低フローシアでは小さな不安定化効果が存在する。運動論的電子とフローシア効果を含む大域非線形シミュレーションは、このMASTプラズマの内部輸送障壁の外側領域において、新古典レベルをはるかに上回る乱流イオン熱輸送を予測する。非線形シミュレーションでは、プラズマの外側部分から線形安定なコア領域へと広がる乱流も見出される。

装置

mast高精度(タイトル一致)

wiki

GyrokineticMAST
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