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Validation studies of gyrofluid and gyrokinetic predictions of transport and turbulence stiffness using the DIII-D tokamak

C. Holland, J.E. Kinsey, J.C. DeBoo, K.H. Burrell, T.C. Luce, S.P. Smith, C.C. Petty, A.E. White, T.L. Rhodes, L. Schmitz2013年被引用 23Nuclear FusionIF 3出版社

A series of carefully designed validation experiments conducted on DIII-D to rigorously test gyrofluid and gyrokinetic predictions of transport and turbulence stiffness in both the ion and electron channels have provided an improved assessment of the experimental fidelity of those models over a range of plasma parameters. The first set of experiments conducted was designed to test predictions of H-mode core transport stiffness at fixed pedestal density and temperature. In low triangularity lower single null plasmas, a factor of 3 variation in neutral beam injection (NBI) heating was obtained, with modest changes to pedestal conditions that slowly increased with applied heating. The measurements and trends with increased NBI heating at both low and high injected torque are generally well-reproduced by the quasilinear trapped gyro-Landau fluid (TGLF) transport model at the lowest heating levels, but with decreasing fidelity (particularly in the electron profiles) as the heating power is increased. Complementing these global stiffness studies, a second set of experiments was performed to quantify the relationship between the local electron energy flux Qe and electron temperature gradient by varying the deposition profile of electron cyclotron heating about a specified reference radius in low density, low current L-mode plasmas. Modelling of these experiments using both the TGLF model and the nonlinear gyrokinetic GYRO code yields systematic underpredictions of the measured fluxes and fluctuation levels.

日本語訳

DIII-Dにおいて実施された、イオンおよび電子チャネルの両方における輸送と乱流剛性のジャイロ運動論的およびジャイロ流体予測を厳密に検証するために設計された一連の注意深く設計された検証実験は、これらのモデルの実験的忠実度の向上した評価を、広範囲のプラズマパラメータにわたって提供した。実施された最初の一連の実験は、固定されたペデスタル密度および温度におけるHモードコア輸送剛性の予測を検証するために設計された。低三角形度の下部単一ヌルプラズマにおいて、中性粒子ビーム入射(NBI)加熱の3倍の変化が得られ、ペデスタル条件は加熱の増加に伴ってゆっくりと変化した。低および高トルク入射の両方におけるNBI加熱の増加に伴う測定値と傾向は、最低加熱レベルでは準線形捕捉ジャイロランダウ流体(TGLF)輸送モデルによって概ね良好に再現されたが、加熱パワーが増加するにつれて、特に電子プロファイルにおいて忠実度が低下した。これらの大域的剛性研究を補完するために、第二の一連の実験が、低密度、低電流Lモードプラズマにおいて、指定された基準半径の周りの電子サイクロトロン加熱の堆積プロファイルを変化させることにより、局所電子エネルギー束Qeと電子温度勾配の関係を定量化するために実施された。TGLFモデルと非線形ジャイロ運動論的GYROコードの両方を用いたこれらの実験のモデリングは、測定された束と揺動レベルの系統的な過小予測をもたらした。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DGyrokinetic
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