This work reports on numerical studies of small-scale electron-temperature-gradient (ETG) turbulence embedded in large-scale turbulence driven by both ion-temperature-gradient (ITG) modes and trapped-electron modes. To begin with, we find that the simplified adiabatic-ion model of ETG turbulence does not always saturate nonlinearly, suggesting that corrections to the purely adiabatic ion response are required for robust saturation. Our results also qualitatively confirm a prediction of Holland and Diamond that the back-reaction of ETG on ITG turbulence is insignificant. For the parameters studied, we find that ETG turbulence levels are reduced as ion driving gradients are increased. This result is at least partially explained by linear physics. An important practical result of this work is the finding that most of the electron energy transport arises from ion scales (kθρi < 1) in cases for which ion-scale instabilities are not suppressed. Specifically, for the Cyclone base case parameters, only 16% of the energy diffusivity, χe, arises from the spectral region kθρi > 1.0.
本稿では、イオン温度勾配（ITG）モードと捕捉電子モードの両方によって駆動される大規模乱流に埋め込まれた、小規模な電子温度勾配（ETG）乱流に関する数値的研究について報告する。まず、ETG乱流の簡略化された断熱イオンモデルは、必ずしも非線形的に飽和しないことが判明し、堅牢な飽和には断熱イオン応答への補正が必要であることが示唆される。また、我々の結果は、ETGがITG乱流に及ぼす逆反応が無視できるというHollandとDiamondの予測を定性的に裏付けるものである。調査したパラメータ範囲において、イオン駆動勾配が増大するとETG乱流レベルが低下することが見出された。この結果は、少なくとも部分的には線形物理によって説明可能である。本研究の重要な実用的成果として、イオンスケールの不安定性が抑制されない場合、電子エネルギー輸送の大部分がイオンスケール（kθρi < 1）に由来することが判明した。具体的には、Cycloneベースライン・パラメータにおいて、エネルギー拡散係数χeのわずか16%のみがスペクトル領域kθρi > 1.0に由来する。