Spatially non-local aspects of turbulent transport in tokamak plasmas are examined with global gyrokinetic simulations using the ORB5 code. Inspired by very accurate measurements in the TCV tokamak in L-mode, we initialise plasma profiles with constant logarithmic gradients in the core and constant linear gradients in the 'pedestal' (). The main finding is that transport in the core is strongly affected by the presence of pedestal gradients. This non-local pedestal-core coupling appears to be correlated with the appearance of repetitive avalanches that propagate across both pedestal and core regions. Below a certain threshold value in pedestal gradient, no well-defined frequency is found for avalanches. Above this threshold, a well-defined frequency shows up, which roughly matches that of the local geodesic acoustic mode (GAM) frequency near the plasma edge and is thus well below the local GAM frequency in the core: this behaviour is very similar to the global coherent mode structure observed in TCV. Above this threshold in pedestal gradient, the core transport increases sharply: there is therefore a non-locality in marginality. The probability density functions (PDFs) of density, temperature, temperature gradient and potential are found to have nearly Gaussian distributions, whereas the heat flux can have, in the presence of avalanches, a more or less strongly positively skewed PDF, which could be fitted by a log-normal distribution. The skewness of the heat flux is found to be radially and non-locally dependent: its value in the plasma core critically depends on the presence of gradients in the pedestal. The relation flux versus gradient is examined in detail. The local instantaneous flux versus gradient relation shows a hysteresis behaviour during an avalanche but no clear correlation, unlike the flux and zonal flow (ZF) shearing rate, which are anti-correlated: flux is higher when shearing rate is lower. This leads to corrugated time-averaged radial profiles of transport, heat and temperature gradient, with heat diffusivity having local maxima where the ZF shearing rate goes to zero and temperature gradient has local minima. Finally, we show how the flux versus gradient relation can be analysed locally for series of simulations with different averaged gradients.
トカマクプラズマにおける乱流輸送の空間的非局所性を、ORB5コードを用いた大域的ジャイロ運動論シミュレーションによって調べた。TCVトカマクのLモードにおける非常に高精度な測定に着想を得て、プラズマ分布をコア領域では対数勾配一定、ペデスタル領域では線形勾配一定として初期化した。主な発見は、コア領域の輸送がペデスタル勾配の存在に強く影響されることである。この非局所的なペデスタル-コア結合は、ペデスタル領域とコア領域の両方に伝播する反復的なアバランシェの出現と相関していることが明らかになった。ペデスタル勾配がある閾値以下では、アバランシェに明確な周波数は見られない。この閾値以上では、明確な周波数が現れ、それはプラズマ端部付近の局所的な地衡音波モード（GAM）周波数におおよそ一致し、したがってコア領域の局所GAM周波数よりもかなり低い。この挙動はTCVで観測された大域的コヒーレントモード構造と非常に類似している。ペデスタル勾配がこの閾値を超えると、コア輸送は急激に増加する。すなわち、臨界性（marginality）に非局所性が存在する。密度、温度、温度勾配、ポテンシャルの確率密度関数（PDF）はほぼガウス分布を示すのに対し、熱流束のPDFはアバランシェの存在下で多かれ少なかれ正に歪み、対数正規分布でフィッティング可能である。熱流束の歪度は径方向に非局所的に依存することが見出された。すなわち、コア領域におけるその値はペデスタル勾配の存在に決定的に依存する。流束と勾配の関係を詳細に調べた。局所的な瞬間の流束-勾配関係は、アバランシェ中にヒステリシスを示すが明確な相関は見られない。一方、流束と帯状流（ZF）のシア率の間には反相関が見られる。すなわち、シア率が低いときに流束は高い。この結果、時間平均された輸送、熱、温度勾配の径方向プロファイルには起伏（コルゲーション）が生じ、熱拡散係数が極大となる位置ではZFシア率がゼロとなり温度勾配が極小となる。最後に、異なる平均勾配を持つ一連のシミュレーションに対して、流束-勾配関係を局所的に解析する方法を示す。