We present the first-ever full-, three-dimensional, two-fluid simulation of plasma turbulence based on the drift-reduced Braginskii equations in the optimized Helically Symmetric eXperiment (HSX) stellarator in its quasi-helical configuration. The simulation is carried out by using the GBS code, adapted to simulate 3D magnetic fields with large torsion and ellipticity. The simulation results are compared with edge measurements performed by Guttenfelder et al (2009 Phys. Plasmas16 082508) using Langmuir probes and Thomson scattering. The comparison shows good agreement in time-averaged density, electron temperature, and electrostatic potential profiles. A good match is also observed in turbulent properties, namely in the frequency spectra of fluctuations and in spatial correlation measurements. Field-aligned turbulence is found to be curvature driven and developing at finite , as proposed in a quasi-linear theory by Rafiq et al (2010 Phys. Plasmas17 022502). Frequency spectra of turbulent transport is consistent with experimental results. Fluctuations levels are underestimated by the simulation. For the first time in stellarator edge turbulent modeling, the effective transport coefficients in the HSX edge are provided.
我々は、最適化されたヘリカル対称実験(HSX)ステラレーターの準ヘリカル配位において、ドリフト低減Braginskii方程式に基づくプラズマ乱流の、史上初の完全三次元二流体シミュレーションを提示する。シミュレーションは、大きなねじれと楕円率を持つ3次元磁場をシミュレートするように適応させたGBSコードを用いて実行される。シミュレーション結果は、Langmuirプローブとトムソン散乱を用いてGuttenfelderら(2009 Phys. Plasmas16 082508)によって行われた周辺部測定と比較される。比較は、時間平均された密度、電子温度、静電ポテンシャルの分布において良い一致を示す。良い一致はまた、乱流特性、すなわちゆらぎの周波数スペクトルと空間相関測定においても観測される。磁場に沿った乱流は、Rafiqら(2010 Phys. Plasmas17 022502)による準線形理論で提案されているように、曲率駆動であり、有限の で発達することが見いだされる。乱流輸送の周波数スペクトルは実験結果と一致している。ゆらぎレベルはシミュレーションによって過小評価されている。ステラレーター周辺乱流モデリングにおいて初めて、HSX周辺部の実効輸送係数が提供される。