The onset of turbulent heat transport at a higher temperature gradient than the critical gradient of linear instability, known as the Dimits shift, is a recurring feature of nonlinear simulations for magnetically confined fusion plasmas. Resonance in the nonlinear coupling between the modes that dominate energy transfer can lead to suppression of turbulence and transport above the linear critical gradient. As an expression of this resonance, gyrokinetic simulations show a quasi-coherent interaction between streamers and sidebands coupled through the zonal flow within the Dimits regime. This mechanism is further confirmed by use of artificial complex frequencies which break the resonance. By incorporating corresponding saturation physics, the standard quasilinear model for rapid head flux prediction is improved, which can now predict reduced heat flux in the Dimits regime. In particular, the triplet correlation time, the lifetime of the nonlinear interaction, is shown to be well-approximated by combinations of linear eigenvalues, and yields good representations of the heat flux variation both in and above the Dimits regime. Thus, a reduced but predictive model for transport near the critical gradient of zonal-flow saturated turbulence now exists.
線形不安定性の臨界勾配よりも高い温度勾配での乱流熱輸送の開始、すなわちディミッツシフトは、磁気閉じ込め核融合プラズマの非線形シミュレーションにおいて繰り返し現れる特徴である。エネルギー伝達を支配するモード間の非線形結合における共鳴は、線形臨界勾配を超えた乱流および輸送の抑制につながり得る。この共鳴の表現として、ジャイロ運動論的シミュレーションは、ディミッツ領域内で帯状流を介して結合されたストリーマーとサイドバンドの間の準コヒーレントな相互作用を示す。このメカニズムは、共鳴を破る人工複素周波数を用いることによってさらに確認される。対応する飽和物理を組み込むことにより、高速熱流束予測のための標準的な準線形モデルが改善され、ディミッツ領域における熱流束の低減を予測できるようになった。特に、非線形相互作用の寿命である三重項相関時間は、線形固有値の組み合わせによってよく近似されることが示され、ディミッツ領域内およびその上方での熱流束変動の良好な表現を与える。したがって、帯状流が飽和した乱流の臨界勾配近傍における輸送のための、低減されつつも予測可能なモデルが今や存在する。