Previous pedestal turbulence measurements in the National Spherical Torus Experiment assessed the spatial and temporal properties of turbulence in the steep gradient region of H-mode pedestals during edge localized mode (ELM)-free, MHD-quiescent periods. Here, we extend the analysis to fluctuation amplitudes and compare observations to pedestal turbulence simulations. Measurements indicate normalized fluctuation amplitudes are about 1–5% in the steep gradient region. Regression analysis indicates fluctuation amplitudes scale positively with electron density gradient, collisionality, and poloidal beta, and scale negatively with magnetic shear, electron density, ion temperature gradient (ITG), toroidal flow and radial electric field. The scalings are most consistent with trapped electron mode, kinetic ballooning mode, or microtearing instabilities, but, notably, least consistent with ITG turbulence. Gyrokinetic simulations of pedestal turbulence with realistic pedestal profiles show collisional instabilities with growth rates that increase at higher density gradient and decrease at higher ITG, in qualitative agreement with observed scalings. Finally, Braginskii fluid simulations of pedestal turbulence do not reproduce scalings from measurements and gyrokinetic simulations, and suggest electron dynamics can be a critical factor for accurate pedestal turbulence simulations.
これまでの国立球状トーラス実験装置におけるペデスタル乱流計測では、Hモードペデスタルの急峻勾配領域における乱流の空間的・時間的特性が評価された。本稿では、解析を変動振幅に拡張し、観測結果をペデスタル乱流シミュレーションと比較する。計測により、急峻勾配領域における規格化変動振幅は約1〜5%であることが示された。回帰解析により、変動振幅は電子密度勾配、衝突頻度、ポロイダルベータと正の相関を示し、磁気シア、電子密度、イオン温度勾配（ITG）、トロイダル流、径方向電場と負の相関を示すことが明らかになった。このスケーリング則は、閉じ込められた電子モード、運動論的バルーニングモード、またはマイクロティアリング不安定性と最もよく一致するが、特筆すべきことに、ITG乱流とは最も一致しない。現実的なペデスタルプロファイルを用いたジャイロ運動論的ペデスタル乱流シミュレーションでは、衝突性不安定性の成長率が密度勾配の増加に伴って上昇し、ITGの増加に伴って低下することが示され、観測されたスケーリング則と定性的に一致する。最後に、ブラギンスキー流体モデルに基づくペデスタル乱流シミュレーションは、計測およびジャイロ運動論的シミュレーションから得られたスケーリング則を再現せず、正確なペデスタル乱流シミュレーションには電子ダイナミクスが重要な要素となり得ることが示唆される。