The first principle nonlinear gyrokinetic numerical simulation successfully reproduces the experimental observations of non-diffusive large scale avalanching events in a KSTAR MHD-quiescent L-mode plasma. Power law scaling of electron temperature fluctuation δTe and Hurst exponent factor H from simulation and experiment are in good agreement. In addition, the simulation verifies that the global pattern of mean zonal flow is corrugated with staircase-like structure and responsible for the creased profile of δTe, which is also observed in the experiment. We report on a novel finding that the zonal flow staircase constrains the radial extent of electron heat avalanches through shearing the electron temperature gradient fluctuation, while previous studies were mostly on ion heat transport.
第一原理非線形ジャイロ運動論的数値シミュレーションは、KSTARのMHD静穏Lモードプラズマにおける非拡散的大規模アバランシェ事象の実験的観測を首尾よく再現した。電子温度揺動δTeのべき乗則スケーリングとハースト指数Hは、シミュレーションと実験の間で良好な一致を示す。さらに、シミュレーションは、平均帯状流の大域的パターンが階段状構造で波形を呈し、実験でも観測されるδTeの増加したプロファイルの原因であることを検証する。我々は、帯状流の階段状構造が電子温度勾配揺動をせん断することにより電子熱アバランシェの径方向範囲を制約するという新知見を報告する。一方、従来の研究は主にイオン熱輸送に焦点を当てていた。