New multiscale gyrokinetic simulations predict that electron energy transport in a DIII-D ITER baseline discharge with dominant electron heating and low input torque is multiscale in nature, with roughly equal amounts of the electron energy flux Qe coming from long wavelength ion-scale (kyρs < 1) and short wavelength electron-scale (kyρs > 1) fluctuations when the gyrokinetic results match independent power balance calculations. Corresponding conventional ion-scale simulations are able to match the power balance ion energy flux Qi, but systematically underpredict Qe when doing so. Significant nonlinear cross-scale couplings are observed in the multiscale simulations, but the exact simulation predictions are found to be extremely sensitive to variations of model input parameters within experimental uncertainties. Most notably, depending upon the exact value of the equilibrium E × B shearing rate γE×B used, either enhancement or suppression of the long-wavelength turbulence and transport levels in the multiscale simulations is observed relative to what is predicted by ion-scale simulations. While the enhancement of the long wavelength fluctuations by inclusion of the short wavelength turbulence was previously observed in similar multiscale simulations of an Alcator C-Mod L-mode discharge, these new results show for the first time a complete suppression of long-wavelength turbulence in a multiscale simulation, for parameters at which conventional ion-scale simulation predicts small but finite levels of low-k turbulence and transport consistent with the power balance Qi. Although computational resource limitations prevent a fully rigorous validation assessment of these new results, they provide significant new evidence that electron energy transport in burning plasmas is likely to have a strong multiscale character, with significant nonlinear cross-scale couplings that must be fully understood to predict the performance of those plasmas with confidence.
新しいマルチスケールジャイロ運動論シミュレーションは、電子加熱が支配的で入力トルクが低いDIII-D ITERベースライン放電における電子エネルギー輸送が本質的にマルチスケールであり、ジャイロ運動論的結果が独立したパワーバランス計算と一致するとき、電子エネルギー束Qeのほぼ同量が長波長イオンスケール（kyρs < 1）および短波長電子スケール（kyρs > 1）の揺動に由来することを予測する。対応する従来のイオンスケールシミュレーションはパワーバランスのイオンエネルギー束Qiを一致させることができるが、その場合Qeを系統的に過小評価する。マルチスケールシミュレーションでは有意な非線形クロススケール結合が観察されるが、正確なシミュレーション予測は、実験的不確かさの範囲内でのモデル入力パラメータの変動に極めて敏感であることが見出された。最も顕著なことには、使用される平衡E × Bせん断速度γE×Bの正確な値に依存して、マルチスケールシミュレーションにおける長波長乱流および輸送レベルの増強または抑制のいずれかが、イオンスケールシミュレーションによって予測されるものと比較して観察される。短波長乱流を含めることによる長波長揺動の増強は、Alcator C-Mod Lモード放電の同様のマルチスケールシミュレーションで以前に観察されたが、これらの新しい結果は、従来のイオンスケールシミュレーションがパワーバランスQiと整合する小さいが有限なレベルの低k乱流および輸送を予測するパラメータにおいて、マルチスケールシミュレーションでの長波長乱流の完全な抑制を初めて示す。計算資源の制約によりこれらの新しい結果の完全に厳密な検証評価は妨げられるが、それらは、燃焼プラズマにおける電子エネルギー輸送が強いマルチスケール特性を持つ可能性が高く、それらのプラズマの性能を確信を持って予測するためには十分に理解されなければならない有意な非線形クロススケール結合を伴うことを示す重要な新しい証拠を提供する。