In this work, we study the impact of aspect ratio (the ratio of major radius R0 to minor radius r) on the confinement benefits of negative triangularity (NT) plasma shaping. We use high-fidelity flux tube gyrokinetic GENE simulations and consider several different scenarios: four of them inspired by TCV experimental data, a scenario inspired by DIII-D experimental data and a scenario expected in the new SMART spherical tokamak. The present study reveals a distinct and non-trivial dependence. NT improves confinement at any value of A for ITG turbulence, while for TEM turbulence confinement is improved only in the case of large and conventional aspect ratios. Additionally, through a detailed study of a large aspect ratio case with pure ITG drive, we develop an intuitive physical picture that explains the beneficial effect of NT at large and conventional aspect ratios. This picture does not hold in TEM-dominated regimes, where a complex synergistic effect of many factors is found. Finally, we performed the first linear gyrokinetic simulations of SMART, finding that both NT and PT scenarios are dominated by micro-tearing-mode (MTM) turbulence and that NT is more susceptible to MTMs at tight aspect ratio. However, a regime where ITG dominates can be found in SMART, and in this regime NT is more linearly stable.
本研究では、負三角形度（NT）プラズマ形状の閉じ込め利点に対するアスペクト比（主半径 R0 と副半径 r の比）の影響を調査する。我々は、高忠実度フラックスチューブジャイロ運動論的GENEシミュレーションを用い、いくつかの異なるシナリオを考察する：そのうち4つはTCVの実験データに着想を得たものであり、1つはDIII-Dの実験データに着想を得たシナリオ、そして1つは新型SMART球形トカマクで予想されるシナリオである。本研究は、明確かつ非自明な依存性を明らかにする。NTは、ITG乱流に対しては任意のA値で閉じ込めを改善するが、TEM乱流に対しては、閉じ込めの改善は大型および従来型アスペクト比の場合のみである。さらに、純粋なITG駆動を伴う大型アスペクト比のケースの詳細な研究を通じて、大型および従来型アスペクト比におけるNTの有益な効果を説明する直感的な物理的描像を構築する。この描像は、多くの要因の複雑な相乗効果が見られるTEM支配レジームでは成り立たない。最後に、我々はSMARTの初の線形ジャイロ運動論シミュレーションを実施し、NTシナリオとPTシナリオの両方が微粒子引き裂きモード（MTM）乱流によって支配され、NTが緊密なアスペクト比においてMTMに対してより感受性が高いことを見出した。しかしながら、SMARTにおいてITGが支配するレジームが見つかる可能性があり、そのレジームではNTの方が線形安定である。