Experiments have shown that negative triangularity (NT) configurations in tokamak plasmas exhibit good confinement properties associated to reduced turbulent transport. Trapped electron modes (TEMs) have proven to be particularly sensitive to this shaping-driven stabilization. A reduced semi-analytical model derived in Garbet et al (2024 Nucl. Fusion64 106055) unravels the origin of the linear stabilization of TEMs in NT plasmas. This model only includes the trapped electrons curvature dynamics. Here, we enrich the model introducing the adiabatic response of electrons and a simplified term for ions dynamics. This enables a satisfactory benchmark with the linear predictions obtained using the GENE gyro-kinetic code. The ballooning character of TEM turbulence is confirmed to play a central role in the stabilizing process, extending the results of Garbet et al (2024 Nucl. Fusion64 106055) to a broader parameter space. Here, the key physical mechanism is the large weight given by ballooning to deeply trapped electrons, whose precession frequency is lower in NT than in PT—conversely to barely trapped ones. The stabilizing role of deeply trapped electrons is further supported by the analysis of the energy transfer resolved in velocity phase space between electrons and electrostatic modes, using both the reduced model and the global gyro-kinetic code GYSELA.
実験により、トカマクプラズマにおける負三角形度(NT)配位は、乱流輸送の低減に関連する良好な閉じ込め特性を示すことが実証されている。捕捉電子モード(TEM)は、この形状による安定化に対して特に敏感であることが証明されている。Garbet et al (2024 Nucl. Fusion64 106055) で導出された簡約化された半解析モデルは、NTプラズマにおけるTEMの線形安定化の起源を解明する。このモデルは捕捉電子の曲率ダイナミクスのみを含む。ここでは、電子の断熱応答とイオンダイナミクスの簡略化された項を導入してモデルを拡張する。これにより、GENEジャイロ運動論コードを用いて得られた線形予測との満足のいくベンチマークが可能になる。TEM乱流のバルーニング特性が安定化プロセスにおいて中心的な役割を果たすことが確認され、Garbet et al (2024 Nucl. Fusion64 106055) の結果をより広いパラメータ空間に拡張する。ここで、重要な物理メカニズムは、深く捕捉された電子に対するバルーニングによる大きな重みであり、その歳差運動周波数は、かろうじて捕捉された電子とは逆に、PTよりもNTで低い。深く捕捉された電子の安定化の役割は、還元モデルとグローバルジャイロ運動論コードGYSELAの両方を用いて、電子と静電モード間の速度位相空間で分解されたエネルギー輸送の解析によってさらに支持される。