The first systematic investigation of core electron thermal transport and the role of local ion temperature gradient/trapped electron mode/electron temperature gradient (ITG/TEM/ETG)-scale core turbulence is performed in high temperature, low collisionality H-mode plasmas in the DIII-D tokamak. Wavenumber spectra of L-mode and H-mode density turbulence are measured by Doppler backscattering. H-mode wavenumber spectra are directly contrasted for the first time with nonlinear gyrokinetic simulation results. Core ITG/TEM-scale turbulence is substantially reduced/suppressed by E × B shear promptly after the L–H transition, resulting in reduced electron thermal transport across the entire minor radius. For small kθρs, both experiment and nonlinear gyrokinetic simulations using the GYRO code show density fluctuation levels increasing with kθρs in H-mode (r/a = 0.6), in contrast to ITG/TEM-dominated L-mode plasmas. GYRO simulations also indicate that a significant portion of the remaining H-mode electron heat flux results directly from residual intermediate/short-scale TEM/ETG turbulence. Electron transport at substantially increased electron-to-ion temperature ratio (Te/Ti ⩾ 1, r/a ⩽ 0.35) has been investigated in ECH-assisted, quiescent H-mode plasmas. A synergistic increase in core electron and ion thermal diffusivity (normalized to the gyro-Bohm diffusivity) is found with applied ECH. From linear stability analysis, the TEM mode is expected to become the dominant linear instability with ECH due to increased electron-to-ion temperature ratio and a reduction in the ion temperature gradient. This is consistent with increased electron temperature fluctuations and core electron thermal diffusivity observed experimentally. The reduced ion temperature gradient likely results from a reduction in the ITG critical gradient due to increased Te/Ti and reduced E × B shear. These studies are performed at collisonality (, r/a ⩽ 0.6) and address transport in electron heat-dominated regimes, thought to be important in ITER due to α-particle heating.
DIII-Dトカマクにおける高温度・低衝突度Hモードプラズマ中のコア電子熱輸送と局所イオン温度勾配/捕捉電子モード/電子温度勾配(ITG/TEM/ETG)スケール乱流の役割について、初の系統的調査を実施した。ドップラー後方散乱計測により、LモードおよびHモードの密度乱流の波数スペクトルを測定した。Hモードの波数スペクトルを非線形ジャイロ運動論シミュレーションの結果と初めて直接比較した。L-H遷移直後にE×BシアによりコアITG/TEMスケール乱流が大幅に低減・抑制され、その結果、全小半径にわたって電子熱輸送が減少することが示された。小さいkθρsでは、実験とGYROコードを用いた非線形ジャイロ運動論シミュレーションの両方において、Hモード(r/a = 0.6)での密度揺動レベルがkθρsとともに増加することが示され、これはITG/TEMが支配的なLモードプラズマとは対照的である。GYROシミュレーションはまた、Hモードにおける残存電子熱流束のかなりの部分が、短波長の中間スケールTEM/ETG乱流に直接由来することを示している。電子対イオン温度比(Te/Ti ⩾ 1、r/a ⩽ 0.35)が実質的に増加したECH支援のクエットHモードプラズマにおいて、電子輸送の調査を実施した。ECH印加時には、電子対イオン温度比の増加とイオン温度勾配の低減により、TEMモードが支配的な線形不安定性になると予測され、これは実験で観測された電子温度揺動とコア電子熱拡散係数(ジャイロボーム拡散係数で規格化)の増加と一致する。イオン温度勾配の低減は、Te/Tiの増加とE×Bシアの低減によるITG臨界勾配の低下に起因すると考えられる。これらの研究は、r/a ⩽ 0.6の衝突領域で実施され、α粒子加熱により重要となると考えられる電子熱輸送支配レジームにおける輸送現象を扱っている。