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Exploring the regime of validity of global gyrokinetic simulations with spherical tokamak plasmas

机译：探索球形托卡马克等离子体对整体陀螺动力学模拟的有效性

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摘要

Plasma turbulence is considered one of the main mechanisms for driving anomalous thermal transport in magnetic confinement fusion devices. Based on first-principle model, gradient-driven gyrokinetic simulations have often been used to explain turbulence-driven transport in present fusion devices, and in fact, many present predictive codes are based on the assumption that turbulence is gradient-driven. However, using the electrostatic global particle-in-cell gyrokinetic tokamak simulation (GTS) code (Wang et al 2010 Phys. Plasmas 17 072511), we will show that while global gradient-driven gyrokinetic simulations provide decent agreement in ion thermal transport with a set of NBI-heated NSTX (Ono et al 2000 Nucl. Fusion 40 557) H-mode plasmas, they are not able to explain the observed electron thermal transport variation in a set of RF-heated L-mode plasmas, where a factor of 2 decrease in electron heat flux is observed after the cessation of the RF heating. Thus, identifying the regime of validity of the gradient-driven assumption is essential for first-principle gyrokinetic simulation. This understanding will help us to more confidently predict the confinement performance of ITER and future magnetic confinement devices.
机译：等离子体湍流被认为是驱动磁约束聚变设备中异常热传输的主要机制之一。基于第一性原理模型，经常使用梯度驱动的陀螺动力学模拟来解释当前融合设备中湍流驱动的传输，实际上，许多当前的预测代码都基于湍流是梯度驱动的假设。但是，使用静电全局细胞内颗粒动力学模拟的托卡马克（GTS）代码（Wang等人，2010年，Physs Plasmas 17 072511），我们将显示，尽管全局梯度驱动的动力学模拟提供了离子热传输方面的良好协议一组NBI加热的NSTX（Ono等2000 Nucl。Fusion 40557）H模式等离子体，他们无法解释在RF加热的L模式等离子体中观察到的电子热传输变化，其中一个因素是在RF加热停止之后，观察到图2的电子热通量减少。因此，识别梯度驱动假设的有效性机制对于第一原理陀螺动力学仿真至关重要。这种理解将帮助我们更自信地预测ITER和未来的磁性约束装置的约束性能。

著录项

  • 来源
    《Nuclear fusion》 |2020年第2期|93-103|共11页
  • 作者

    Y. Ren; W.X. Wang; W. Guttenfelder; S.M. Kaye; J. Ruiz Ruiz; S. Ethier; R. Bell; B.P. LeBlanc; E. Mazzucato; D.R. Smith; C.W. Domier; H. Yuh;

  • 作者单位

    Princeton Plasma Physics Laboratory Princeton NJ 08543 United States of America;

    MIT-Plasma Science and Fusion Center Cambridge MA 02139 United States of America;

    University of Wisconsin-Madison Madison WI 53706 United States of America;

    University of California at Davis Davis CA 95616 United States of America;

    Nova Photonics Inc. Princeton NJ 08540 United States of America;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    026005.1-026005.11;

    机译：026005.1-026005.11;

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