The need for a validated predictive capability of turbulent transport in ITER is now widely recognized. However, to date most validation studies of nonlinear codes such as GYRO (Candy and Waltz 2003 J. Comput. Phys.186 545) have focused upon low power L-mode discharges, which have significant differences in key dimensionless parameters such as ρ* = ρs/a from more ITER-relevant H-mode discharges. In order to begin addressing this gap, comparisons of the turbulent transport and fluctuations predicted by nonlinear GYRO simulations for a number of DIII-D (Luxon 2002 Nucl. Fusion42 614) H-mode discharges to power balance analyses and experimental measurements are presented. The results of two H-mode studies are presented in this paper, this first of which investigates the importance of nonlocality at typical DIII-D H-mode ρ* values. Electrostatic global GYRO simulations of H-mode discharges at low and high rotation are shown to predict turbulence and transport levels lower than corresponding local simulations, and which are consistent with or slightly above experimental measurements and power balance analyses, even at 'near-edge' radii where gyrofluid and gyrokinetic models systematically underpredict turbulence and transport levels. The second study addresses the stabilizing effect of a significant density of energetic particles on turbulent transport. The results of local GYRO simulations of low-density QH-mode plasmas are presented, which model the fast beam ion population as a separate, dynamic ion species. The simulations show a significant reduction of transport with this fast ion treatment, which helps to understand previously reported results (Holland et al 2011 Phys. Plasmas18 056113) in which GYRO simulations without this treatment significantly overpredicted (by a factor of 10 or more) power balance calculations. These results are contrasted with simulations of a high-density, low fast ion fraction QH-mode discharge, which predict transport levels consistent with power balance, regardless of the fast ion treatment.
核融合プラズマにおける乱流輸送の検証予測能力の必要性は、ITERにおいて広く認識されている。しかしながら、現在までのところ、GYRO（Candy and Waltz 2003 J. Comput. Phys.186 545）などの非線形コードの検証研究の大半は、低出力のLモード放電に焦点を当てており、これらはρ*＝ρs/aなどの重要な無次元パラメータにおいて、よりITERに関連性の高いHモード放電とは有意な差異がある。このギャップに対処するため、DIII-D（Luxon 2002 Nucl. Fusion42 615）の複数のHモード放電に対する非線形GYROシミュレーションによって予測された乱流輸送およびゆらぎと、パワーバランス解析および実験測定値との比較を示す。本論文では2つのHモード研究の結果を提示する。第1の研究は、典型的なDIII-D Hモードρ*値における非局所性の重要性を調査するものである。低回転および高回転のHモード放電に対する静電的グローバルGYROシミュレーションは、対応する局所シミュレーションよりも低い乱流輸送およびゆらぎレベルを予測し、これらは「エッジ近傍」半径においても実験測定値およびパワーバランス解析と一致するか、わずかに上回る。一方、ジャイロ流体およびジャイロ運動論モデルは、これらの半径において乱流輸送およびゆらぎを系統的に過小評価する。第2の研究は、高エネルギー粒子の有意な密度が乱流輸送に及ぼす安定化効果に取り組むものである。低密度QHモードプラズマに対する局所GYROシミュレーションの結果を示し、高速ビームイオン集団を独立した動的イオン種としてモデル化する。これらのシミュレーションは、この高速イオン処理により輸送の有意な低減を示し、これは高速イオン処理なしではGYROシミュレーションがパワーバランス計算を有意に過大評価した（10倍以上）既報の結果（Holland et al 2011 Phys. Plasmas18 056113）の理解に寄与する。これらの結果は、高密度・低高速イオン割合のQHモード放電のシミュレーションと対比され、この場合、予測輸送は高速イオン処理に関係なくパワーバランスと一致する。