Plasma turbulence is considered one of the main mechanisms for driving anomalous thermal transport in magnetic confinement fusion devices. Based on first-principle model, gradient-driven gyrokinetic simulations have often been used to explain turbulence-driven transport in present fusion devices, and in fact, many present predictive codes are based on the assumption that turbulence is gradient-driven. However, using the electrostatic global particle-in-cell gyrokinetic tokamak simulation (GTS) code (Wang et al 2010 Phys. Plasmas17 072511), we will show that while global gradient-driven gyrokinetic simulations provide decent agreement in ion thermal transport with a set of NBI-heated NSTX (Ono et al 2000 Nucl. Fusion40 557) H-mode plasmas, they are not able to explain the observed electron thermal transport variation in a set of RF-heated L-mode plasmas, where a factor of 2 decrease in electron heat flux is observed after the cessation of the RF heating. Thus, identifying the regime of validity of the gradient-driven assumption is essential for first-principle gyrokinetic simulation. This understanding will help us to more confidently predict the confinement performance of ITER and future magnetic confinement devices.
プラズマ乱流は、磁場閉じ込め核融合装置における異常熱輸送を駆動する主要なメカニズムの一つと考えられている。第一原理モデルに基づく勾配駆動ジャイロ運動論的シミュレーションは、現在の核融合装置における乱流駆動輸送を説明するためにしばしば用いられており、実際、多くの現在の予測コードは乱流が勾配駆動であるという仮定に基づいている。しかしながら、静電的グローバル・パーティクルインセル・ジャイロ運動論的トカマクシミュレーション（GTS）コード（Wang et al 2010 Phys. Plasmas17 072511）を用いて、グローバル勾配駆動ジャイロ運動論的シミュレーションがNBI加熱されたNSTX（Ono et al 2000 Nucl. Fusion40 557）のHモードプラズマのセットにおけるイオン熱輸送に関しては良好な一致を示す一方で、RF加熱されたLモードプラズマのセットにおいて観測された電子熱輸送の変動を説明することができないことを示す。そこでは、RF加熱の停止後に電子熱流束の2倍の減少が観測されている。したがって、勾配駆動仮定の妥当性の領域を特定することは、第一原理ジャイロ運動論的シミュレーションにとって不可欠である。この理解は、ITERおよび将来の磁場閉じ込め装置の閉じ込め性能をより確実に予測するのに役立つであろう。