Gyrokinetic simulations of ion temperature gradient mode and trapped electron mode driven impurity transport in a realistic tokamak geometry are presented and compared with results using simplified geometries. The gyrokinetic results, obtained with the GENE code in both linear and non-linear modes are compared with data and analysis for a dedicated impurity injection discharge at JET. The impact of several factors on heat and particle transport is discussed, lending special focus to tokamak geometry and rotational shear. To this end, results using s–α and concentric circular equilibria are compared with results with magnetic geometry from a JET experiment. To further approach experimental conditions, non-linear gyrokinetic simulations are performed with collisions and a carbon background included.The impurity peaking factors, computed by finding local density gradients corresponding to zero particle flux, are discussed. The impurity peaking factors are seen to be reduced by a factor of ∼2 in realistic geometry compared with the simplified geometries, due to a reduction of the convective pinch. It is also seen that collisions reduce the peaking factor for low-Z impurities, while increasing it for high charge numbers, which is attributed to a shift in the transport spectra towards higher wavenumbers with the addition of collisions. With the addition of roto-diffusion, an overall reduction of the peaking factors is observed, but this decrease is not sufficient to explain the flat carbon profiles seen at JET.
現実的なトカマク幾何形状におけるイオン温度勾配モードおよび捕捉電子モード駆動の不純物輸送のジャイロ運動論的シミュレーションを提示し、簡略化された幾何形状を用いた結果と比較する。線形および非線形モードの両方でGENEコードを用いて得られたジャイロ運動論的結果を、JETでの専用の不純物注入放電に関するデータおよび解析と比較する。熱および粒子輸送に対するいくつかの因子の影響について議論し、特にトカマク幾何形状と回転シアに焦点を当てる。この目的のために、s–αおよび同心円状平衡を用いた結果を、JET実験からの磁気幾何形状を用いた結果と比較する。実験条件により近づけるために、衝突および炭素バックグラウンドを含めた非線形ジャイロ運動論的シミュレーションを実行する。粒子フラックスがゼロに対応する局所密度勾配を求めることによって計算される不純物ピーキング因子について議論する。不純物ピーキング因子は、対流的ピンチの減少により、簡略化された幾何形状と比較して現実的な幾何形状では∼2分の1に減少することが見られる。また、衝突は低Z不純物のピーキング因子を減少させる一方、高電荷数ではそれを増加させることが見られ、これは衝突の追加により輸送スペクトルがより高い波数へシフトすることに起因する。ロト拡散の追加により、ピーキング因子の全体的な減少が観察されるが、この減少はJETで見られる平坦な炭素プロファイルを説明するには十分ではない。