We investigate the effect of the electron temperature gradient (ETG) driven turbulence on the energy transport in JT-60U L-mode plasma by means of the multi-scale gyrokinetic simulation. In the core region at , the instability in the ion scale is driven by the ion temperature gradient (ITG), meanwhile strong unstable ETG modes are found in the electron scale. The nonlinear multi-scale gyrokinetic simulation shows that ETG modes are stabilized in the nonlinear phase and the energy transport in the multi-scale simulation is similar to that obtained in the ion scale ITG simulation. In an outer region at , the ion scale instability changes to be the trapped electron mode (TEM). The multi-scale simulation shows that both the ion and the electron energy flux are reduced by compared to those obtained in the single scale TEM simulation. Interestingly, the electron energy flux is close to the experimental value after this reduction. From the data analyses, we find that ETG turbulence damps the energy of TEM modes through the ion scale/electron scale coupling and the electron scale/electron scale coupling, and can be modeled as a turbulent diffusion of TEM modes. These results suggest that the single ion scale simulation seems to be still valid in the inner region with . However, in the outer region it is necessary to include the ETG modes in the gyrokinetic simulations to explain the energy transport in this L-mode plasma. This is the first result showing that ETG turbulence can reduce the electron energy loss via the cross-scale interaction in a real tokamak equilibrium profile.
我々は、マルチスケールジャイロ運動論シミュレーションを用いて、JT-60U Lモードプラズマにおけるエネルギー輸送に対する電子温度勾配(ETG)駆動乱流の効果を調べる。中心領域（ において）では、イオンスケールの不安定性はイオン温度勾配(ITG)によって駆動される一方、電子スケールでは強い不安定なETGモードが見られる。非線形マルチスケールジャイロ運動論シミュレーションは、ETGモードが非線形位相で安定化され、マルチスケールシミュレーションにおけるエネルギー輸送がイオンスケールITGシミュレーションで得られたものと類似していることを示す。外側領域（ において）では、イオンスケールの不安定性は捕捉電子モード(TEM)に変化する。マルチスケールシミュレーションは、イオンと電子の両方のエネルギー束が、単一スケールTEMシミュレーションで得られたものと比較して、 だけ減少することを示す。興味深いことに、この減少後、電子エネルギー束は実験値に近くなる。データ解析から、ETG乱流はイオンスケール/電子スケール結合および電子スケール/電子スケール結合を通じてTEMモードのエネルギーを減衰させ、TEMモードの乱流拡散としてモデル化できることがわかる。これらの結果は、単一イオンスケールシミュレーションが、 を伴う内部領域では依然として有効であると思われることを示唆している。しかし、外側領域では、このLモードプラズマにおけるエネルギー輸送を説明するために、ジャイロ運動論シミュレーションにETGモードを含めることが必要である。これは、実際のトカマク平衡プロファイルにおけるクロススケール相互作用を介してETG乱流が電子エネルギー損失を低減できることを示す初めての結果である。