We report on the resolution of a significant discrepancy between published continuum-code simulations and subsequent global particle-in-cell (PIC) simulations of electron-temperature-gradient (ETG) turbulence. Our investigations, using gyrokinetic δf-PIC- and continuum-code simulations and analytical theory, strongly support the conclusion from the earlier continuum-code simulations that ETG turbulence can drive the electron thermal conductivity χe large enough to be significant in some tokamaks. A successful ETG-turbulence benchmark between δf-PIC and continuum codes for ETG turbulence has also been completed. Scans in the magnetic shear show an abrupt transition to a high-χe state as the shear is increased from the benchmark value of s = 0.1 to above s = 0.4. When nonadiabatic ions are used, this abrupt transition is absent, and χe reaches values consistent with transport analyses of DIII-D, JET, JT60-U and NSTX discharges. The balances of zonal-flow driving and damping terms in late-time quasi-steady phase of ITG turbulence have been unfolded using a new run-time gyrokinetic-simulation diagnostic. The zonal flow level is set by a balance of large driving and damping terms which almost cancel each other. The driving is found to be mostly by the Reynolds stress, while the dissipation is mostly by the linear (transit-time) damping terms. It is also shown that useful zonal-flow-balance information can be obtained with spatially localized samples at as few as four poloidal locations. Real-geometry simulations have been undertaken, using the nonlinear δf-PIC gyrokinetic code SUMMIT/PG3EQ_NC, of the DIII-D 'Cyclone' shot #81499 and of shot #118561, which had broad-wavenumber-range density fluctuation measurements. Real geometry is found to have a significant effect on the transport rates, even though the effect on the linear growth rates is often modest.
我々は、公開された連続体コードシミュレーションと、その後の電子温度勾配（ETG）乱流の大域的粒子（PIC）シミュレーションとの間の重大な不一致の解決について報告する。ジャイロ運動論的δf-PICおよび連続体コードシミュレーションと解析理論を用いた我々の調査は、ETG乱流が一部のトカマクにおいて有意となるのに十分な大きさの電子熱伝導率χeを駆動し得るという、先行の連続体コードシミュレーションの結論を強く支持する。δf-PICコードと連続体コードによるETG乱流のベンチマークも成功裏に完了した。磁気シアを変化させたスキャンでは、シアがベンチマーク値のs = 0.1からs = 0.4以上へと増加するにつれて、高χe状態への不連続な遷移が示された。非断熱イオンを用いた場合、この不連続な遷移は消失し、χeはDIII-D、JET、JT60-UおよびNSTXの放電の輸送解析と整合する値に達する。ITG乱流の後期準定常位相における帯状流の駆動項と減衰項のバランスが、新しいランタイムジャイロ運動論シミュレーション診断を用いて解明された。帯状流のレベルは、ほぼ相殺する大きな駆動項と減衰項のバランスによって決定される。駆動は主にレイノルズ応力によるものであり、一方、散逸は主に線形（通過時間）減衰項によるものであることが見出された。また、わずか4つのポロイダル位置での空間的に局在化したサンプリングによって、有用な帯状流バランス情報が得られることも示された。非線形δf-PICジャイロ運動論コードSUMMIT/PG3EQ_NCを用いて、DIII-Dの「サイクロン」放電#81499と、広い波数範囲の密度揺動測定が行われた放電#118561の実形状シミュレーションが実施された。実形状は線形成長率への影響がしばしば穏やかであるにもかかわらず、輸送率に有意な影響を与えることが見出された。