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Validation of global gyrokinetic simulations in stellarator configurations

E. Sánchez, T. Estrada, J.L. Velasco, I. Calvo, A. Cappa, A. Alonso, J.M. García-Regaña, R. Kleiber, J. Riemann, the TJ-II Team2019年被引用 17Nuclear FusionIF 3出版社

In this paper, recent simulations carried out with the global gyrokinetic code EUTERPE in configurations of the TJ-II stellarator are presented. The simulations are compared with experimental measurements from the Doppler reflectometry (DR) system in dedicated experiments carried out in TJ-II. Electron-driven modes are found to be unstable in the plasma edge region in linear simulations. The range of unstable wavenumbers and the radial location of maximum instability found in simulations are consistent with the experimental density fluctuations spectra and their variation with the radius. A qualitative agreement is found between the poloidal propagation of unstable modes found in simulations and the perpendicular velocities measured by the DR system. No dependency of the power spectra with the bulk ion mass is observed in simulations or experimentally, which is consistent with the electron-driven modes found unstable in the simulations. Instabilities are localized toroidally and poloidally in the simulations, the location of maximum instability being affected by the rotational transform. A systematic difference is found between the density fluctuation spectra measured by the DR system at poloidally separated positions on the same flux-surface, which is also affected by the rotational transform. However, a discrepancy between the location of maximum fluctuations in simulations and experiments is found so far.

日本語訳

本論文では、TJ-IIステラレータのEUTERPEコードを用いて実施された最近のシミュレーション結果を提示する。これらのシミュレーションは、専用実験においてTJ-IIで実施されたドップラー反射測定(DR)による実験測定結果と比較される。線形シミュレーションでは、プラズマ端部領域において電子駆動モードが不安定であることが示された。シミュレーションで見出された不安定波数の範囲と不安定性の最大半径位置は、実験で観測された密度揺動スペクトルおよびその半径方向変化と一致する。シミュレーションで見出された不安定モードのポロイダル伝播方向は、DRシステムによって測定された垂直速度と定性的に一致する。パワースペクトルのバルクイオン質量への依存性はシミュレーションでも実験でも観測されず、これはシミュレーションで不安定とされた電子駆動モードと整合する。シミュレーションにおける不安定性はトロイダル方向およびポロイダル方向に局在しており、その最大不安定性の位置は回転変換の影響を受ける。同一磁気面上のポロイダル方向に分離した位置でDRシステムにより測定された密度揺動スペクトルには系統的な差異が見られ、これも回転変換の影響を受ける。しかしながら、シミュレーションと実験の間で最大揺動の位置に関しては、これまでのところ不一致が見られる。

装置

tj-ii中精度(概要文一致)

wiki

StellaratorGyrokinetic
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