Turbulence propagation and temperature profile evolution are studied in heat flux-driven plasmas. A simple model consisting of coupled non-linear reaction–diffusion equations for both turbulence and heat transport is proposed to elucidate several aspects of apparent non-local profile dynamics. Self-consistent E × B shear feedback on turbulence intensity growth and transport is also included in the model. Temperature profile evolution is studied in the presence of an intensity pulse propagating inwards but also interacting with an outward propagating heat pulse. It is found that as the heat flux Q increases, the intensity pulse speed first grows as and then decays as 1/Q, while the heat pulse speed finally saturates at the level given by neoclassical transport. Intensity pulse propagation can be effectively saturated at or above a critical heat flux, so that the formation of an internal transport barrier (ITB) can be triggered. This suggests that the ITB location is ultimately determined by both heat flux and edge turbulence conditions, and thus the ITB inhibits both the inward turbulence propagation and the outward turbulent heat transport. As a test of turbulence spreading dynamics, the intensity pulse propagation through gaps in turbulence excitation and its implications for profile response to off-axis heat deposition are also investigated. It is shown that the profile resilience phenomena can be recovered by taking into account intensity pulse propagation.
熱流束駆動プラズマにおける乱流伝播と温度分布の時間発展を研究する。乱流と熱輸送の両方に対する結合非線形反応拡散方程式からなる単純なモデルを提案し、見かけ上の非局所的な分布ダイナミクスのいくつかの側面を解明する。乱流強度の成長と輸送に対する自己無撞着なE × Bシアフィードバックもモデルに含まれる。内側へ伝播する強度パルスが、外側へ伝播する熱パルスと相互作用する状況下での温度分布の時間発展を研究する。熱流束Qが増加するにつれて、強度パルス速度は最初は として成長し、その後1/Qとして減衰する一方、熱パルス速度は最終的に新古典輸送によって与えられるレベルで飽和することが見いだされる。強度パルス伝播は臨界熱流束以上で効果的に飽和し得るため、内部輸送障壁(ITB)の形成が引き起こされ得る。これは、ITB位置が最終的に熱流束と周辺乱流条件の両方によって決定され、したがってITBが内側への乱流伝播と外側への乱流熱輸送の両方を抑制することを示唆する。乱流拡がりダイナミクスのテストとして、乱流励起のギャップを通る強度パルス伝播と、オフアクシス熱堆積に対する分布応答へのその影響も調査する。強度パルス伝播を考慮に入れることにより、分布の回復性現象を再現できることが示される。