This work presents the first full-size turbulence simulation of the COMPASS tokamak edge with the three-dimensional, self-consistent, flux-driven, two-fluid Global Braginskii Solver (GBS) code. The simulation is validated against experimental data from a standard L-mode COMPASS discharge, covering the scrape-off layer (SOL) from the outer midplane to the divertor region. The dataset combines four diagnostic systems and provides 43 observable profiles, including electron temperature and plasma potential measurements that enable the first direct comparison of their fluctuations and higher-order statistics in COMPASS. The validation results show good agreement between simulation and experiment in profile shape, magnitude, and fluctuation levels for most outer midplane observables. The parallel heat-flux fall-off length is also reproduced. In the divertor, the mean profiles agree reasonably well in magnitude, but the simulated fluctuation levels remain significantly underestimated. Advanced blob analysis shows that both simulation and experiment lie mainly in the sheath-connected regime, with partial presence in the connected ideal-interchange regime. The remaining discrepancies in the COMPASS simulation are probably a consequence of simplified parameters and boundary conditions, reflecting limitations that are common to fluid turbulence models. Overall, the validation demonstrates that GBS captures the dominant upstream SOL turbulence dynamics, while identifying divertor physics as the main target for further improvement.
本研究は、三次元・自己無撞着・束駆動・二流体のGlobal Braginskii Solver (GBS)コードを用いた、COMPASSトカマク周辺部の初のフルサイズ乱流シミュレーションを提示する。このシミュレーションは、標準的なLモードCOMPASS放電からの実験データに対して検証され、外側中平面からダイバータ領域に至るスクレイプオフ層(SOL)を対象としている。データセットは4つの診断システムを組み合わせ、43の観測可能なプロファイルを提供する。これには、電子温度とプラズマ電位の測定が含まれ、COMPASSにおけるそれらのゆらぎと高次統計量の初の直接比較を可能にする。検証結果は、ほとんどの外側中平面の観測量について、プロファイル形状、大きさ、ゆらぎレベルにおいてシミュレーションと実験の間に良好な一致を示す。平行熱流束の減衰長も再現されている。ダイバータでは、平均プロファイルは大きさにおいて概ね妥当に一致するが、シミュレーションされたゆらぎレベルは依然として有意に過小評価されている。高度なブロブ解析は、シミュレーションと実験の両方が主にシース接続領域に位置し、接続された理想交換型領域に部分的に存在することを示している。COMPASSシミュレーションにおける残りの不一致は、おそらく簡略化されたパラメータと境界条件の結果であり、流体乱流モデルに共通する限界を反映している。全体として、この検証は、GBSが上流SOL乱流ダイナミクスの支配的な部分を捉える一方で、ダイバータ物理をさらなる改善の主な目標として特定することを実証している。