Using local nonlinear gyrokinetic simulations and building up on linear results from a companion paper (Volčokas 2024 Submitted for publication), we demonstrate that turbulent eddies can extend along magnetic field lines for hundreds of poloidal turns in tokamaks with weak or zero magnetic shear . We observe that this parallel eddy length scales inversely with magnetic shear and at is limited by the thermal speed of electrons . We examine the consequences of these 'ultra long' eddies on turbulent transport, in particular, how field line topology mediates strong parallel self-interaction. Our investigation reveals that, through this process, field line topology can strongly affect transport. It can cause transitions between different turbulent instabilities and in some cases triple the logarithmic gradient needed to drive a given amount of heat flux. We also extensively study a novel 'eddy squeezing' effect introduced in Volčokas (2023 Nucl. Fusion63 014003), which reduces the perpendicular size of eddies and their ability to transport energy, thus representing a novel approach to improve confinement. Finally, we investigate the triggering mechanism of Internal Transport Barriers (ITBs) using low magnetic shear simulations, shedding light on why ITBs are often easier to trigger where the safety factor has a low-order rational value.
局所的非線形ジャイロ運動論シミュレーションを用い、関連論文（Volčokas 2024、投稿中）の線形結果に基づいて、弱いまたはゼロの磁気シアを持つトカマクにおいて、乱流渦が磁力線に沿って数百回のポロイダルターンにわたって延長され得ることを実証する。我々は、この平行渦長さが磁気シアに反比例し、磁気シアがゼロの場合には電子の熱速度によって制限されることを観測する。我々は、これらの「超長」渦が乱流輸送に及ぼす影響、特に磁力線トポロジーが強い平行自己相互作用を媒介する仕組みを考察する。我々の調査は、この過程を通じて、磁力線トポロジーが輸送に強く影響し得ることを明らかにする。それは異なる乱流不安定性間の遷移を引き起こし、場合によっては、所定量の熱流束を駆動するのに必要な対数勾配を3倍にすることができる。また、我々は、Volčokas (2023 Nucl. Fusion63 014003) で導入された新しい「渦スクイージング」効果についても広範に研究する。この効果は渦の垂直方向の大きさとエネルギー輸送能力を減少させ、それによって閉じ込めを改善する新しいアプローチを表す。最後に、低磁気シアシミュレーションを用いて内部輸送障壁（ITB）のトリガー機構を調査し、なぜITBが安全係数が低次の有理数値を持つ場所でトリガーされやすいのかを解明する。