We present the first turbulence simulation of its kind, modeling the entire ASDEX Upgrade tokamak, including the core, edge, scrape-off layer (SOL), and divertor regions. This is achieved by coupling three advanced codes: GENE for core turbulence, Tango for core transport, and GRILLIX for turbulence and transport in the edge and SOL. The simulation framework integrates kinetic electrons in the core and a fluid approach in the edge while incorporating collisions, electromagnetic effects, and realistic geometry. It features high-fidelity models for particle and heat sources, including neutral beam injection, Bremsstrahlung, line and synchrotron radiation, collisional energy exchange, and ohmic heating. In the SOL, the plasma is dynamically coupled to a neutral gas model. A dedicated interface layer facilitates the exchange of heat and particle sources from the core to the edge, while updated boundary values from the edge code are fed back into the core simulation. The resulting plasma profiles from each code are seamlessly integrated to generate unified temperature and density profiles for all species. These profiles show a fairly good agreement with experimental data across all measured channels for the analyzed ASDEX Upgrade discharge. This novel simulation tool enables high-fidelity, full-volume plasma calculations with minimal assumptions. Ongoing and future developments and validations will further strengthen its predictive capability, making it a powerful tool for studying and designing future fusion reactors such as ITER and SPARC.
我々は、コア、エッジ、スクレイプオフ層（SOL）、ダイバータ領域を含むASDEX Upgradeトカマク全体をモデル化する、その種のものとしては初の乱流シミュレーションを提示する。これは、コア乱流用のGENE、コア輸送用のTango、エッジおよびSOLの乱流と輸送用のGRILLIXという3つの先進的なコードを結合することにより達成される。シミュレーションフレームワークは、コアにおける運動論的電子とエッジにおける流体アプローチを統合し、衝突、電磁効果、現実的な幾何形状を組み込んでいる。これは、中性粒子ビーム入射、制動放射、線放射およびシンクロトロン放射、衝突エネルギー交換、オーム加熱を含む、粒子および熱源に対する高忠実度モデルを備えている。SOLでは、プラズマは中性ガスモデルと動的に結合される。専用のインターフェース層は、コアからエッジへの熱および粒子源の交換を促進し、一方でエッジコードからの更新された境界値はコアシミュレーションにフィードバックされる。各コードからの結果として得られるプラズマプロファイルは、全種に対する統一された温度および密度プロファイルを生成するためにシームレスに統合される。これらのプロファイルは、解析されたASDEX Upgradeディスチャージの全測定チャンネルにわたって実験デーたとかなり良い一致を示す。この新しいシミュレーションツールは、最小限の仮定で高忠実度の全領域プラズマ計算を可能にする。進行中および将来の開発と検証は、その予測能力をさらに強化し、ITERやSPARCなどの将来の核融合炉の研究と設計のための強力なツールとなるであろう。