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Global gyrokinetic simulations of magnetic geometry and radial electric field effects on turbulent transport in Wendelstein 7-X

A. Bañón Navarro, L. Podavini, J.-P. Bähner, J. Smoniewski, S.K. Hansen, A. Di Siena, M. Porkolab, E.M. Edlund, A. von Stechow, S.A. Bozhenkov2026年10月Nuclear FusionIF 3出版社

We present a more detailed numerical analysis of the global GENE-3D simulations of Bähner et al (the W7-X Team) 2026 Nucl. Fusion66 016007, focusing on turbulent heat and particle transport and the role of the equilibrium radial electric field across mirror ratio and rotational transform () configuration scans in Wendelstein 7-X (W7-X). Ion and electron heat fluxes show only mild sensitivity to both configuration parameters. The particle flux, however, exhibits a pronounced dependence on the mirror ratio, with the low-mirror configuration driving a strong inward particle pinch and the high-mirror configuration producing a net outward flux. Density fluctuation levels at fixed plasma profiles do not reproduce the experimentally observed configuration dependence in the mirror scan, a discrepancy that can be understood in terms of the simulations not satisfying power balance. A synthetic phase contrast imaging (PCI) diagnostic applied to the simulations reproduces the experimental ordering of the wavenumber and frequency spectra in the scan but not in the mirror scan, consistent with the same interpretation. The equilibrium radial electric field modifies turbulent transport, with the largest effect on the electron heat flux in regions of strong shear. A controlled parametric study, in which the profile is systematically varied in amplitude and radial location, confirms that transport suppression follows the classical shear decorrelation criterion, being strongest where the shear rate exceeds the linear growth rate over the widest radial extent.

日本語訳

我々は、Bähnerら(W7-Xチーム)2026 Nucl. Fusion 66 016007によるグローバルGENE-3Dシミュレーションのより詳細な数値解析を提示する。この解析は、Wendelstein 7-X(W7-X)におけるミラー比および回転変換()の配位スキャンにわたる乱流熱・粒子輸送と、平衡動径電場の役割に焦点を当てている。イオンおよび電子の熱流束は、両方の配位パラメータに対してわずかな感度しか示さない。しかし、粒子流束はミラー比に対して顕著な依存性を示し、低ミラー配位は強い内向き粒子ピンチを駆動し、高ミラー配位は正味の外向き流束を生み出す。固定されたプラズマプロファイルにおける密度揺動レベルは、ミラースキャンにおける実験的に観測された配位依存性を再現せず、この不一致はシミュレーションがパワーバランスを満たしていないという観点から理解できる。シミュレーションに適用された合成位相コントラストイメージング(PCI)診断は、スキャンにおける波数および周波数スペクトルの実験的な順序を再現するが、ミラースキャンでは再現せず、これは同じ解釈と整合的である。平衡動径電場は乱流輸送を修正し、強いシアーの領域における電子熱流束に最も大きな影響を与える。プロファイルの振幅と動径位置を系統的に変化させた制御パラメトリック研究により、輸送抑制は古典的なシアー非相関基準に従い、シアー率が線形成長率を最も広い動径範囲にわたって超える場所で最も強いことが確認される。

装置

wendelstein-7x高精度(タイトル一致)

wiki

GyrokineticWendelsteinRadial electric fieldTurbulent transport

AIによる論文要約

磁気配位と動径電場がWendelstein 7-Xの乱流輸送に与える影響の全球ジャイロ運動論シミュレーション
JA核融合プラズマ乱流、W7-Xの配位最適化、ジャイロ運動論シミュレーション、輸送予測に関心のある研究者・学生#核融合 #W7-X #ジャイロ運動論 #乱流輸送 #GENE-3D
LLM向け: {"Title": "W7-Xにおける磁気配位と動径電場が乱流輸送に与える影響の全球GENE-3D解析", "Authors": "Bähner et al. …

本論文は、Wendelstein 7-Xの乱流熱・粒子輸送を全球ジャイロ運動論コードGENE-3Dで調べたものです。鏡比と回転変換の配位スキャンでは、イオン・電子熱流束は比較的鈍感ですが、粒子流束は鏡比に強く依存し、低鏡比で内向きピンチ、高鏡比で正味外向き流束を示します。密度揺動と合成PCI診断は実験の傾向を一部再現しますが、鏡スキャンでは電力バランス未充足のため一致しません。平衡動径電場は強いシア領域で電子熱流束を大きく変え、輸送抑制は古典的シア非相関条件に従うことを示します。

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