To better understand multi-scale interactions between global tearing modes and microturbulence in the Madison Symmetric Torus (MST) reversed-field pinch (RFP), the global gyrokinetic code Gene is modified to describe global tearing mode instability via a shifted Maxwellian (SM) distribution consistent with experimental equilibria. The implementation of the SM is tested and benchmarked by comparisons with different codes and models. Good agreement is obtained in code-code and code-theory comparisons. Linear stability of tearing modes of a non-reversed MST discharge is studied. A collisionality scan is performed to the lowest order unstable modes (n = 5, n = 6) and shown to behave consistently with theoretical scaling. The nonlinear evolution is simulated, and saturation is found to arise from mode coupling and transfer of energy from the most unstable tearing mode to small-scale stable modes mediated by the m = 2 tearing mode. The work described herein lays the foundation for nonlinear simulation and analysis of the interaction of tearing modes and gyroradius-scale instabilities in RFP plasmas.
マディソン対称トーラス（MST）反転磁場ピンチ（RFP）における大域的テアリングモードと微視的乱流の間のマルチスケール相互作用をより深く理解するために、大域的ジャイロ運動論コードGeneを、実験的平衡と整合するシフトマクスウェリアン（SM）分布を介して大域的テアリングモード不安定性を記述するように修正した。SMの実装は、異なるコードおよびモデルとの比較によって試験され、ベンチマークされた。コード間比較およびコード-理論比較において良好な一致が得られた。非反転MST放電のテアリングモードの線形安定性を研究した。最低次の不安定モード（n = 5, n = 6）に対して衝突周波数スキャンを実施し、理論的スケーリングと整合的に振る舞うことを示した。非線形発展をシミュレーションし、飽和は、最も不安定なテアリングモードからm = 2テアリングモードが媒介する小規模な安定モードへのモード結合とエネルギー移動に起因することが見出された。ここに記載した研究は、RFPプラズマにおけるテアリングモードとジャイロ半径スケールの不安定性との相互作用の非線形シミュレーションおよび解析の基盤を築くものである。