In a previous paper, a new gyrokinetic quasilinear model was proposed to study turbulent momentum transport in tokamaks with up-down asymmetric plasma shaping and toroidal flow shear (Sun et al 2024 Nuclear Fusion 64 036026). In this work, we start by applying this model to study the Prandtl number dependence on flux surface shaping, electron–ion temperature ratio and pressure gradient. It is then extended to study momentum transport in the presence of finite toroidal rotation as well as electron temperature gradient-driven turbulence. This shows that, if ion-scale turbulence can be suppressed, the Prandtl number will decrease by more than an order of magnitude, enabling fast rotation when external momentum injection is present. These results are benchmarked with high-fidelity nonlinear GENE simulations, showing the reliability of our quasilinear model in estimating momentum transport.
以前の論文において、トカマクにおける上下非対称なプラズマ形状とトロイダル流シアを伴う乱流運動量輸送を研究するための新しいジャイロ運動論的準線形モデルが提案された（Sun et al 2024 Nuclear Fusion 64 036026）。本研究では、まずこのモデルを適用して、プランドル数のフラックス表面形状、電子-イオン温度比、圧力勾配への依存性を調べる。次に、これを有限トロイダル回転および電子温度勾配駆動乱流の存在下での運動量輸送の研究へと拡張する。これにより、イオンスケールの乱流が抑制できれば、プランドル数は1桁以上減少し、外部運動量注入が存在する場合に高速回転が可能になることが示される。これらの結果は、高忠実度の非線形GENEシミュレーションとベンチマークされ、運動量輸送の推定における我々の準線形モデルの信頼性を示している。