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Gyrokinetic simulations of tokamak micro-turbulence including kinetic electron effects

運動論的電子効果を含むトカマク微視的乱流のジャイロ運動論的シミュレーション

井戸村 泰宏  ; 徳田 伸二; 岸本 泰明

Idomura, Yasuhiro; Tokuda, Shinji; Kishimoto, Yasuaki

トカマクプラズマにおいてITG-TEM(イオン温度勾配駆動-捕捉電子モード)乱流により生じるイオン及び電子異常輸送を調べるためにグローバルジャイロ運動論的トロイダル粒子コードGT3Dを開発した。このコードによる予備的なITG-TEMの線形計算においてITG-TEMの基本的な性質を確認した。捕捉電子はITGモードの成長率を増大させるだけでなく、別の電子モード、TEMを励起する。$$k_theta$$あるいは$$eta_i$$により支配的なモードはITGからTEMに変化する。サイクロンパラメータを用いた線形ベンチマークにおいてGT3D, GTC(PPPL-CUI)、及びFULL(PPPL)コードの間で良い一致が得られた。

A global gyrokinetic toroidal particle code for a 3D nonlinear simulation (GT3D) has been developed for a comprehensive study of the ion and electron anomalous transport arising from the ion temperature gradient driven - trapped electron mode (ITG-TEM) turbulence in tokamak plasmas. In the preliminary linear ITG-TEM calculations, basic properties of ITG-TEM modes are confirmed. Adding trapped electrons not only increases the growth rate of the ITG mode, but also produces another unstable electron mode, the TEM mode, which is unstable even at $$eta_i = 0$$. The dominant mode changes from the ITG mode to the TEM mode depending on $$k_theta$$ and $$eta_i$$. In linear benchmark calculations using Cyclone base case parameters, eigenfrequencies obtained from GT3D, GTC(PPPL-UCI) and FULL(PPPL) show reasonable quantitative agreement.

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