For the first time, the predictive capabilities of the mixed Bohm/GyroBohm, Weiland and 'retuned' GLF23 transport models are investigated with ITB discharges from the ITPA ITB database with fully predictive, time-dependent transport simulations. A range of plasma conditions is examined for JET, JT-60U and DIII-D discharges with internal transport barriers (ITBs). The simulations show that the Bohm/GyroBohm model is able to follow the time evolution of the discharge from the preheating phase without an ITB through the ITB onset phase until the high performance phase with fair accuracy in most cases in JET and JT-60U. This indicates the importance of the interplay between the magnetic shear and ωE×B flow shear in ITB formation since these are the mechanisms that govern the ITB physics in the model. In order to achieve good agreement in DIII-D, the α-stabilization had to be included in the model, emphasizing the role played by the α-stabilization in the physics of the ITBs. The Weiland and GLF23 transport models show limited agreement between the model predictions and experimental time evolution of the ITB and kinetic plasma profiles. The Weiland model does not form a clear ITB in any of the three tokamaks despite varying plasma profiles, such as the q-profile. On the other hand, the average temperatures and density are often in fair agreement with experimental values. The GLF23 model often predicts an ITB, but its radial location is often too far inside the plasma, or shrinks as the simulations proceed in time. Consequently, the central temperatures at the end of the simulations during the high performance phase are usually underestimated. It is worth noting that GLF23 features in general better predictions of the Te and Ti profiles outside the ITB than the other models studied. Achieving the quantitative capability to predict the multi-channel ITB dynamics with fully predictive, time-dependent transport simulations has turned out to be extremely challenging.
初めて、混合Bohm/GyroBohm、Weiland、および「再調整された」GLF23輸送モデルの予測能力が、ITPA ITBデータベースからのITB放電に対して、完全予測型の時間依存輸送シミュレーションを用いて調査された。JET、JT-60U、およびDIII-Dの放電について、さまざまなプラズマ条件が検討された。シミュレーションは、Bohm/GyroBohmモデルが、予備加熱段階からITB開始段階を経て高性能段階に至るまでの放電の時間発展を、ほとんどの場合において高い精度で追跡できることを示している。これは、磁気シアとωE×Bフローシアの間の相互作用がITB形成において重要であることを示している。なぜなら、これらがモデルにおけるITB物理を支配するメカニズムだからである。DIII-Dにおいて良好な一致を得るためには、α安定化をモデルに含める必要があり、ITBの物理におけるα安定化の役割が強調された。WeilandおよびGLF23輸送モデルは、ITBおよび運動論的プラズマプロファイルの実験的な時間発展とモデル予測の間に限られた一致しか示さなかった。Weilandモデルは、qプロファイルなどのプラズマプロファイルを変化させても、3つのトカマクのいずれにおいても明確なITBを形成しなかった。一方、平均温度と密度は実験値としばしば良好な一致を示した。GLF23モデルはしばしばITBを予測したが、その半径方向位置は実験的に観測されるものよりもプラズマ内部に位置することが多く、あるいはシミュレーションの進行に伴って縮小した。その結果、高性能段階におけるシミュレーション終了時の中心温度は、通常過小評価された。GLF23は、他の調査されたモデルと比較して、ITB外側のTeおよびTiプロファイルの予測において概して優れていることは注目に値する。完全予測型の時間依存輸送シミュレーションを用いて多チャンネルITBダイナミクスを定量的に予測することは、極めて困難であることが明らかになった。