Internal transport barriers (ITB) form through turbulence suppression, often observed when the safety factor profile exhibits an off-axis minimum. This work aims at improving our understanding of the conditions enabling the development of an ITB, using a more comprehensive physical model, including low-β electromagnetic flux-driven simulations. Our key findings are that electron dynamics is crucial for ITB formation even in an ITG scenario and that having qmin close to a lowest order rational value (2 in our simulations) to allow for eddies self-interaction is a necessary ingredient. Electron dynamics has two critical effects. First, it leads to a structure formation characterized by strong zonal flows shearing rate, quench of turbulence (i.e. reduction of transport coefficients and fluctuation correlation) and profile corrugation. Second, it leads to zonal current sheets that result in a broadening of the minimum-q region, qualitatively consistent with the flux-tube simulations of Volčokas et al (2024 arXiv:2412.01913). Flux-driven simulations performed with reveal the development of the transport barrier in the ion channel, forming at inner and outer radial positions with respect to the qmin position. The ITB formation in flux-driven setup is not recovered if . Additionally, a simulation at higher indicates that the extent of the flattened region of the q-profile due to turbulent self-interaction does not change proportionally to or to ρi, but somewhere in between. On the other hand, the input power required to achieve similar on-axis temperatures appears to exhibit almost gyro-Bohm scaling (for the two considered values). Furthermore, considering an initial q-profile with , flux-driven simulations show that partial self-interaction can evolve to complete self-interaction. This occurs due to turbulent-driven zonal currents that lower and flatten the q-profile down to , in line with what is reported in Volčokas et al (2024 arXiv:2412.01913).
内部輸送障壁(ITB)は乱流抑制によって形成され、安全係数分布が軸外極小を示すときにしばしば観測される。この研究は、低β電磁フラックス駆動シミュレーションを含む、より包括的な物理モデルを用いて、ITBの発生を可能にする条件の理解を深めることを目的とする。我々の主要な発見は、電子動力学がITGシナリオにおいてさえITB形成に極めて重要であり、渦の自己相互作用を可能にするためにqminが最低次の有理数値(我々のシミュレーションでは2)に近いことが必要な要素であるということである。電子動力学は二つの重要な効果を持つ。第一に、強い帯状流の剪断率、乱流の消滅(すなわち輸送係数とゆらぎ相関の低減)、および分布の起伏によって特徴づけられる構造形成をもたらす。第二に、最小q領域の拡大をもたらす帯状電流シートを生じさせる。これはVolčokasら(2024 arXiv:2412.01913)のフラックスチューブシミュレーションと定性的に一致する。 を用いたフラックス駆動シミュレーションは、qmin位置に対して内側と外側の半径位置に形成される、イオンチャネルにおける輸送障壁の発生を明らかにする。フラックス駆動設定におけるITB形成は、 場合には回復されない。さらに、より高い でのシミュレーションは、乱流自己相互作用によるq分布の平坦化領域の広がりが、 またはρiに比例して変化するのではなく、その中間のどこかで変化することを示す。一方、同様の軸上温度を達成するために必要な入力パワーは、ほぼジャイロボーム則を示すように見える(考慮された2つの 値について)。さらに、 を持つ初期q分布を考えると、フラックス駆動シミュレーションは、部分的な自己相互作用が完全な自己相互作用へと発展し得ることを示す。これは、q分布を まで低下させ平坦化する乱流駆動帯状電流によるものであり、Volčokasら(2024 arXiv:2412.01913)で報告されている内容と一致する。