High fidelity, multi-scale gyrokinetic simulations capable of capturing both ion () and electron-scale () turbulence were performed in the core of an Alcator C-Mod ELM-y H-mode discharge which exhibits reactor-relevant characteristics. These simulations, performed with all experimental inputs and realistic ion to electron mass ratio () provide insight into the physics fidelity that may be needed for accurate simulation of the core of fusion reactor discharges. Three multi-scale simulations and series of separate ion and electron-scale simulations performed using the GYRO code (Candy and Waltz 2003 J. Comput. Phys.186 545) are presented. As with earlier multi-scale results in L-mode conditions (Howard et al 2016 Nucl. Fusion56 014004), both ion and multi-scale simulations results are compared with experimentally inferred ion and electron heat fluxes, as well as the measured values of electron incremental thermal diffusivities—indicative of the experimental electron temperature profile stiffness. Consistent with the L-mode results, cross-scale coupling is found to play an important role in the simulation of these H-mode conditions. Extremely stiff ion-scale transport is observed in these high-performance conditions which is shown to likely play and important role in the reproduction of measurements of perturbative transport. These results provide important insight into the role of multi-scale plasma turbulence in the core of reactor-relevant plasmas and establish important constraints on the the fidelity of models needed for predictive simulations.
高忠実度のマルチスケール・ジャイロ運動論シミュレーションであって、イオンスケール（）および電子スケール（）の両方の乱流を捕捉可能なものを、原子炉に関連する特性を示すAlcator C-Mod ELM-y Hモード放電のコアにおいて実施した。これらのシミュレーションは、すべての実験入力を用い、現実的なイオン対電子質量比（）を採用して実施され、核融合炉放電のコアの正確なシミュレーションに必要となる可能性のある物理的忠実度についての洞察を提供する。GYROコード（Candy and Waltz 2003 J. Comput. Phys.186 545）を用いて実施した3つのマルチスケール・シミュレーションと、一連の独立したイオンスケールおよび電子スケールのシミュレーションを示す。Lモード条件における先行のマルチスケール結果（Howard et al 2016 Nucl. Fusion56 014004）と同様に、イオンスケールおよびマルチスケールの両方のシミュレーション結果を、実験的に推定されたイオンおよび電子の熱流束、ならびに測定された電子の増分熱拡散率（実験的な電子温度分布の剛性を示す）と比較する。Lモードの結果と一致して、クロススケール結合がこれらのHモード条件のシミュレーションにおいて重要な役割を果たすことが見出された。これらの高性能条件において極めて剛性の高いイオンスケール輸送が観測され、これは摂動輸送の測定値の再現において重要な役割を果たす可能性が高いことが示された。これらの結果は、原子炉に関連するプラズマのコアにおけるマルチスケール・プラズマ乱流の役割について重要な洞察を提供し、予測シミュレーションに必要なモデルの忠実度に関する重要な制約を確立するものである。