Microturbulence is considered to be a major candidate in driving anomalous transport in fusion plasmas, and the equilibrium E × B shear generated by externally driven flow can be a powerful tool to control microturbulence in future fusion devices such as FNSF and ITER. Here we present the first observation of the change in electron-scale turbulence wavenumber spectrum (measured by a high-k scattering system) and thermal transport responding to continuous E × B shear ramp-up in an NSTX centre-stack limited and neutral beam injection-heated L-mode plasma. It is found that while linear stability analysis shows that the maximum electron temperature gradient mode linear growth rate far exceeds the observed E × B shearing rate in the measurement region of the high-k scattering system, the unstable ion temperature gradient (ITG) modes are susceptible to E × B shear stabilization. We observed that as the E × B shearing rate is continuously ramped up in the high-k measurement region, the ratio between the E × B shearing rate and maximum ITG mode growth rate continuously increases (from about 0.2 to 0.7) and the maximum power of the measured electron-scale turbulence wavenumber spectra decreases. Meanwhile, electron and ion thermal transport is also reduced in the outer half of the plasmas as long as magnetohydrodynamic activities are not important and the L-mode plasmas eventually reach H-mode-like confinement. Linear and nonlinear gyrokinetic simulations are presented to address the experimental observations.
微視的乱流は核融合プラズマにおける異常輸送を駆動する主要な候補と考えられており、外部駆動フローによって生成される平衡E × Bシアは、FNSFやITERなどの将来の核融合装置において微視的乱流を制御する強力なツールとなり得る。ここでは、NSTXのセンタースタック・リミター配位かつ中性粒子ビーム加熱Lモードプラズマにおいて、連続的なE × Bシアのランプアップに応答する電子スケール乱流の波数スペクトル（高k散乱システムにより計測）と熱輸送の変化の最初の観測結果を示す。線形安定性解析により、電子温度勾配モードの最大線形成長率は、高k散乱システムの計測領域で観測されるE × Bシア率をはるかに上回る一方で、不安定なイオン温度勾配（ITG）モードはE × Bシア安定化の影響を受けやすいことが示される。E × Bシア率が高k計測領域において連続的にランプアップされるにつれて、E × Bシア率と最大ITGモード成長率の比が連続的に増加し（約0.2から0.7へ）、計測された電子スケール乱流波数スペクトルの最大パワーが減少することを観測した。一方で、磁気流体力学活動が重要でない限り、プラズマの外側半分では電子およびイオンの熱輸送も減少し、Lモードプラズマは最終的にHモード的閉じ込めに達する。実験的観測を説明するために、線形および非線形ジャイロ運動論シミュレーションを示す。