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Gyrokinetic study of transport suppression in JET plasmas with MeV-ions and toroidal Alfvén eigenmodes

S Mazzi, J Garcia, D Zarzoso, Ye O Kazakov, J Ongena, M Dreval, M Nocente, Ž Štancar, G Szepesi, JET Contributors2022年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The impact of fast ions, generated in the MeV-range through the efficient application of the three-ion scheme in JET plasmas, on the turbulence properties is presented through complex numerical simulations. The suppression of the ion-scale turbulent transport is studied by means of in-depth gyrokinetic numerical analyses. Such a suppression is demonstrated to be achieved in the presence of toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) destabilized by the highly energetic ions. Details on the TAE excitation are also provided with a multi-code analysis. The inherently nonlinear and multi-scale mechanism triggered by the fast ions, also involving the high-frequency modes and the large-scale zonal flows, is deeply analyzed. Such mechanism is thus demonstrated, with experimental validating studies, to be the main cause of turbulence suppression and improvement of ion thermal confinement. Additional simulations address the implications of reversed shear magnetic equilibrium on the turbulent transport.

日本語訳

JETプラズマにおける三イオン方式の効率的な適用によって生成されたMeV領域の高速イオンが、乱流特性に及ぼす影響を、複雑な数値シミュレーションを通じて提示する。イオンスケールの乱流輸送の抑制は、詳細なジャイロ運動論的解析により研究される。このような抑制は、高エネルギーイオンによって不安定化されたトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)の存在下で達成されることが実証される。TAE励起の詳細も、マルチコード解析によって提供される。高速イオンによって引き起こされる本質的に非線形かつマルチスケールな機構は、高周波モードと大規模帯状流も関与し、深く分析される。このような機構が、乱流抑制とイオン熱閉じ込めの改善の主因であることが、実験的検証研究を伴って実証される。追加のシミュレーションは、逆転磁気シアー平衡が乱流輸送に及ぼす影響に対処する。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETAlfvén waveGyrokineticAlfvén eigenmodeToroidal Alfvén Eigenmode
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