We present the first gyrokinetic simulations of multiscale turbulence in a stellarator, using the magnetic geometry of Wendelstein 7-X (W7-X) and experimentally relevant parameters. A broad range of scenarios is explored, including regimes where electron-temperature-gradient (ETG) turbulence coexists with varying levels of ion-temperature-gradient (ITG) turbulence, as well as cases involving microtearing modes (MTMs) relevant to high-β and reactor-like conditions. Notably, while ETG turbulence does not form radial streamers as in tokamaks, it can still drive significant transport and interact with ion-scale turbulence. In electrostatic ITG-dominated regimes, electron-scale fluctuations erode zonal flows, enhancing ion-scale transport, while ion-scale turbulence suppresses ETG activity. In contrast, under electromagnetic MTM conditions, the isotropic nature of ETG turbulence limits its suppressive effect, allowing MTMs to persist. These findings underscore the critical role of cross-scale effects for accurate transport predictions in W7-X and future stellarators.
我々は、Wendelstein 7-X (W7-X) の磁気幾何学と実験に関連するパラメータを用いて、ステラレーターにおけるマルチスケール乱流の最初のジャイロ運動論的シミュレーションを提示する。電子温度勾配 (ETG) 乱流が様々なレベルのイオン温度勾配 (ITG) 乱流と共存するレジームや、高βおよび炉心類似条件に関連するマイクロティアリングモード (MTMs) を含むケースなど、広範囲のシナリオが探索される。特筆すべきことに、ETG乱流はトカマクのような径方向ストリーマーを形成しないものの、それでも有意な輸送を駆動し、イオンスケール乱流と相互作用し得る。静電的なITG支配レジームでは、電子スケールの揺らぎが帯状流を侵食し、イオンスケール輸送を増強する一方、イオンスケール乱流はETG活動を抑制する。対照的に、電磁的なMTM条件下では、ETG乱流の等方性がその抑制効果を制限し、MTMが持続することを可能にする。これらの知見は、W7-Xおよび将来のステラレーターにおける正確な輸送予測のためのクロススケール効果の重要な役割を強調する。