Recent experimental observations at JET show evidence of reduced ion temperature profile stiffness. An extensive set of nonlinear gyrokinetic simulations are performed based on the experimental discharges, investigating the physical mechanism behind the observations. The impact on the ion heat flux of various parameters that differ within the data-set are explored. These parameters include the safety factor, magnetic shear, toroidal flow shear, effect of rotation on the magnetohydrodynamic equilibrium, R/Ln, βe, Zeff, Te/Ti, and the fast-particle content. While previously hypothesized to be an important factor in the stiffness reduction, the combined effect of toroidal flow shear and low magnetic shear is not predicted by the simulations to lead to a significant reduction in ion heat flux, due both to an insufficient magnitude of flow shear and significant parallel velocity gradient destabilization. It is however found that nonlinear electromagnetic effects due to both thermal and fast-particle pressure gradients, even at low βe, can significantly reduce the ion heat flux, and is a key factor in explaining the experimental observations. A total of four discharges are examined, at both inner and outer radii. For all cases studied, the simulated and experimental ion heat flux values agree within reasonable variations of input parameters around the experimental uncertainties.
JETにおける実験的観測は、イオン温度分布の剛性の低下の証拠を示している。実験的放電に基づいて広範な非線形ジャイロ運動論シミュレーションが実施され、観測の背後にある物理的メカニズムが調査されている。データセット内で異なる様々なパラメータがイオン熱流束に及ぼす影響が探求されている。これらのパラメータには、安全係数、磁気シア、トロイダルフローシア、平衡に対する回転の効果、R/Ln、βe、Zeff、Te/Ti、および高速粒子含有量が含まれる。剛性の低下の重要な要因であると以前に仮説が立てられていたが、トロイダルフローシアと低磁気シアの複合効果は、フローシアの大きさが不十分であることと、有意な平行速度勾配による不安定化の両方により、シミュレーションではイオン熱流束の有意な低下をもたらすとは予測されていない。しかしながら、熱的および高速粒子の圧力勾配の両方による非線形電磁効果が、低βeであっても、イオン熱流束を有意に低下させることが見出され、これは実験的観測を説明する重要な要因である。合計4つの放電が、内側および外側半径の両方で検討されている。すべてのケースについて、シミュレーションされたイオン熱流束の値は、実験的不確実性の範囲内での入力パラメータの合理的な変動において、実験値と一致している。