Gyrokinetic simulations are utilized to study effects of magnetic islands (MIs) on the ion temperature gradient (ITG) turbulence in the KSTAR tokamak with resonant magnetic perturbations. Simulations show that the transport is controlled by the nonlinear interactions between the ITG turbulence and self-generated vortex flows and zonal flows, leading to an anisotropic structure of fluctuation and transport on the poloidal plane and in the toroidal direction. MIs greatly enhance turbulent transport of both particle and heat. The turbulent transport exhibits variations in the toroidal direction, with transport through the resonant layer near the island X-point being enhanced when the X-point is located at the outer mid-plane. A quantitative agreement is shown between simulations and KSTAR experiments in terms of time frequency and perpendicular wavevector spectrum.
ジャイロ運動論的シミュレーションを用いて、共鳴磁場摂動を有するKSTARトカマクにおける磁気アイランド(MI)がイオン温度勾配(ITG)乱流に及ぼす影響を研究する。シミュレーションは、輸送がITG乱流と自己生成された渦流および帯状流との非線形相互作用によって制御され、ポロイダル平面およびトロイダル方向における揺動と輸送の異方性構造をもたらすことを示す。MIは粒子と熱の両方の乱流輸送を大幅に増強する。乱流輸送はトロイダル方向に変動を示し、X点が外側中平面に位置する場合、アイランドX点近傍の共鳴層を通る輸送が増強される。時間周波数および垂直波数スペクトルに関して、シミュレーションとKSTAR実験との間に定量的な一致が示される。