A new non-local mechanism of the global confinement degradation and ion temperature profile stiffness is proposed based on the results of global gyrokinetic simulations. We find that turbulence spreading into a marginally stable zone can increase turbulent transport to a level exceeding the predictions of the local theories. Also, we present the first quantification of the parametric dependence of turbulence spreading and resulting confinement degradation on toroidal rotation shear and magnetic shear: turbulence spreading is significant for high magnetic shears s > 0.2, while it is slowed for low magnetic shears. The suppression of turbulence spreading by toroidal rotation shear is only effective for the low magnetic shears, which is in a good agreement with the experimental trends of core confinement improvement. Our findings suggest that the non-local mechanism is indispensable for accurate transport modeling in tokamak plasmas.
新しい非局所的メカニズムによる全体閉じ込め劣化とイオン温度分布の剛性を、大局的ジャイロ運動論シミュレーションの結果に基づいて提案する。乱流が限界安定領域へ広がることにより、局所理論の予測を超えるレベルまで乱流輸送が増大し得ることを見出す。また、乱流広がりとそれに伴う閉じ込め劣化のトロイダル回転シアおよび磁気シアに対するパラメトリック依存性の最初の定量化を示す：乱流広がりは高磁気シアs > 0.2で顕著である一方、低磁気シアでは遅延される。トロイダル回転シアによる乱流広がりの抑制は低磁気シアの場合にのみ有効であり、これはコア閉じ込め改善の実験的傾向とよく一致する。我々の知見は、トカマクプラズマにおける正確な輸送モデリングには非局所的メカニズムが不可欠であることを示唆する。