This paper reports on the refinement (building on (Hatch D.R. et al 2022 Phys. Plasmas29 062501)) and application of simple formulas for electron heat transport from electron temperature gradient (ETG) driven turbulence in the pedestal. The formulas are improved by (1) improving the parameterization for certain key parameters and (2) carefully accounting for the impact of geometry and shaping in the underlying gyrokinetic simulation database. Comparisons with nonlinear gyrokinetic simulations of ETG transport in the MAST pedestal demonstrate the model's applicability to spherical tokamaks in addition to standard aspect ratio tokamaks. We identify bounds for model applicability: the model is accurate in the steep gradient region, where the ETG turbulence is largely slab-like, but accuracy decreases as the temperature gradient becomes weaker in the pedestal top. We use the formula to model the electron temperature profile in the pedestal for four experimental scenarios while extensively varying input parameters to represent uncertainties. In all cases, the predicted electron temperature profile exhibits extreme sensitivity to separatrix temperature and density, which has implications for core-edge integration. The model reproduces the electron temperature profile for high scenarios but not for low ηe scenarios in which microtearing modes (MTMs) have been identified. We develop a proof-of-concept model for MTM transport and explore the relative roles of ETG and MTM in setting the electron temperature profile.
本論文は、(Hatch D.R. et al 2022 Phys. Plasmas29 062501) に基づく、ペデスタルにおける電子温度勾配(ETG)駆動乱流からの電子熱輸送のための簡潔な式の改良と適用について報告する。式は、(1) 特定の主要パラメータのパラメータ化を改善し、(2) 基礎となるジャイロ運動論的シミュレーションデータベースにおける幾何形状と成形の影響を注意深く考慮することによって改良される。MASTペデスタルにおけるETG輸送の非線形ジャイロ運動論シミュレーションとの比較は、このモデルが標準アスペクト比トカマクに加えて球状トカマクにも適用可能であることを示す。我々はモデルの適用限界を特定する: モデルは、ETG乱流がほぼスラブ状である急峻な勾配領域では正確であるが、ペデスタル上部で温度勾配が弱くなるにつれて精度は低下する。我々は、不確実性を表すために入力パラメータを広範囲に変化させながら、4つの実験シナリオについてペデスタル内の電子温度分布をモデル化するためにこの式を用いる。すべての場合において、予測された電子温度分布はセパラトリックス温度と密度に極めて敏感であり、これはコア・エッジ統合に影響を及ぼす。このモデルは、高ηeシナリオでは電子温度分布を再現するが、マイクロティアリングモード(MTM)が同定されている低ηeシナリオでは再現しない。我々はMTM輸送の概念実証モデルを開発し、電子温度分布を設定する際のETGとMTMの相対的な役割を探る。