We use the global gyrokinetic stellarator code XGC-S to look at turbulence physics in geometry of the proposed quasi-axisymmetric stellarator, QUASAR. The XGC-S code is first verified for nonlinear simulations of ion temperature gradient-driven turbulence by a successful benchmark with the established nonlinear tokamak code XGC1 in a CYCLONE-like tokamak case. We then apply the XGC-S code to QUASAR for nonlinear turbulence physics. We find that the highly poloidally localized linear mode gives way to a more evenly distributed nonlinear turbulent structure. Meanwhile, the radial extent of the mode increases and occupies a large fraction of the volume, despite the initially localized temperature profile, as the profiles relax.
References
1.
T.
Klinger
, T.
Andreeva
, S. A.
Bozhenkov
, C.
Brandt
, R.
Burhenn
, B.
Buttenschön
, G.
Fuchert
, B.
Geiger
, O.
Grulke
, H. P.
Laqua
, N. A.
Pablant
, K.
Rahbarnia
, T.
Stange
, A.
von Stechow
, N.
Tamura
, H.
Thomsen
, T.
Wegner
, and R.
Bussiahn
, Nucl. Fusion
59
, 112004
(2019
).2.
P.
Helander
, C. D.
Beidler
, T. M.
Bird
, M.
Drevlak
, Y.
Feng
, R.
Hatzky
, F.
Jenko
, R.
Kleiber
, J. H. E.
Proll
, Y.
Turkin
, and P.
Xanthopoulos
, Plasma Phys. Controlled Fusion
54
, 124009
(2012
).3.
P.
Helander
, Rep. Prog. Phys.
77
, 087001
(2014
).4.
P.
Helander
, T.
Bird
, R.
Kleiber
, G. G.
Plunk
, J. H. E.
Proll
, J.
Riemann
, and P.
Xanthopoulos
, Nucl. Fusion
55
, 053030
(2015
).5.
C. C.
Hegna
, P. W.
Terry
, and B. J.
Faber
, Phys. Plasmas
25
, 022511
(2018
).6.
G.
Plunk
, P.
Xanthopoulos
, G.
Weir
, S.
Bozhenkov
, A.
Dinklage
, G.
Fuchert
, J.
Geiger
, M.
Hirsch
, U.
Hoefel
, M.
Jakubowski
, A.
Langenberg
, N.
Pablant
, E.
Pasch
, T.
Stange
, D.
Zhang
, and the W7-X Team
, Phys. Rev. Lett.
122
, 035002
(2019
).7.
K.
Aleynikova
, A.
Zocco
, P.
Xanthopoulos
, P.
Helander
, and C.
Nührenberg
, J. Plasma Phys.
84
, 745840602
(2018
).8.
G.
Plunk
, P.
Xanthopoulos
, and P.
Helander
, Phys. Rev. Lett.
118
, 105002
(2017
).9.
F.
Jenko
, W.
Dorland
, M.
Kotschenreuther
, and B. N.
Rogers
, Phys. Plasmas
7
, 1904
(2000
).10.
T.
Görler
, X.
Lapillonne
, S.
Brunner
, T.
Dannert
, F.
Jenko
, F.
Merz
, and D.
Told
, J. Comput. Phys.
230
, 7053
(2011
).11.
P.
Xanthopoulos
and F.
Jenko
, Phys. Plasmas
13
, 092301
(2006
).12.
P.
Xanthopoulos
, F.
Merz
, T.
Görler
, and F.
Jenko
, Phys. Rev. Lett.
99
, 035002
(2007
).13.
P.
Xanthopoulos
, H. E.
Mynick
, P.
Helander
, Y.
Turkin
, G. G.
Plunk
, F.
Jenko
, T.
Görler
, D.
Told
, T.
Bird
, and J. H. E.
Proll
, Phys. Rev. Lett.
113
, 155001
(2014
).14.
P.
Xanthopoulos
, G.
Plunk
, A.
Zocco
, and P.
Helander
, Phys. Rev. X
6
, 021033
(2016
).15.
B. J.
Faber
, M. J.
Pueschel
, P. W.
Terry
, C. C.
Hegna
, and J. E.
Roman
, J. Plasma Phys.
84
, 905840503
(2018
).16.
T. H.
Watanabe
, H.
Sugama
, and M.
Nunami
, Nucl. Fusion
51
, 123003
(2011
).17.
J.
Riemann
, R.
Kleiber
, and M.
Borchardt
, Plasma Phys. Controlled Fusion
58
, 074001
(2016
).18.
D. A.
Spong
, I.
Holod
, Y.
Todo
, and M.
Osakabe
, Nucl. Fusion
57
, 086018
(2017
).19.
S.
Matsuoka
, Y.
Idomura
, and S.
Satake
, Phys. Plasmas
25
, 022510
(2018
).20.
M. D. J.
Cole
, R.
Hager
, T.
Moritaka
, J.
Dominski
, R.
Kleiber
, S.
Ku
, S.
Lazerson
, J.
Riemann
, and C. S.
Chang
, Phys. Plasmas
26
, 082501
(2019
).21.
A.
Bañon
, in 22nd International Stellarator and Heliotron Workshop
(2019
).22.
E.
Sánchez
, T.
Estrada
, J. L.
Velasco
, I.
Calvo
, A.
Cappa
, A.
Alonso
, J. M.
Garc ia-Regaña
, R.
Kleiber
, J.
Riemann
, and the TJ-II Team
, Nucl. Fusion
59
, 076029
(2019
).23.
S. H.
Ku
, C. S.
Chang
, and P.
Diamond
, Nucl. Fusion
49
, 115021
(2009
).24.
S. H.
Ku
, R.
Hager
, C. S.
Chang
, J.
Kwon
, and S.
Parker
, J. Comp, Phys.
315
, 467
(2016
).25.
S.
Ku
, C. S.
Chang
, R.
Hager
, R. M.
Churchill
, G. R.
Tynan
, I.
Cziegler
, M.
Greenwald
, J.
Hughes
, S. E.
Parker
, M. F.
Adams
, E.
D'Azevedo
, and P.
Worley
, Phys. Plasmas
25
, 056107
(2018
).26.
T.
Moritaka
, R.
Hager
, M. D. J.
Cole
, S.
Lazerson
, C. S.
Chang
, S. H.
Ku
, S.
Matsuoka
, S.
Satake
, and S.
Ishiguro
, Plasma
2
(2
), 179
(2019
).27.
M. D. J.
Cole
, R.
Hager
, T.
Moritaka
, S.
Lazerson
, R.
Kleiber
, S.
Ku
, and C. S.
Chang
, Phys. Plasmas
26
, 032506
(2019
).28.
D.
Gates
, A. H.
Boozer
, T.
Brown
, J.
Breslau
, D.
Curreli
, M.
Landreman
, S. A.
Lazerson
, J.
Lore
, H.
Mynick
, G. H.
Neilson
, N.
Pomphrey
, P.
Xanthopoulos
, and A.
Zolfaghari
, Nucl. Fusion
57
, 126064
(2017
).29.
S. A.
Lazerson
, P.
Xanthopoulos
, H.
Mynick
, and D.
Gates
, Phys. Plasmas
26
, 022509
(2019
).30.
A. J.
Brizard
and T. S.
Hahm
, Rev. Mod. Phys.
79
, 421
(2007
).31.
S. P.
Hirshman
and J. C.
Whitson
, Phys. Fluids
26
, 3553
–3568
(1983
).32.
G.
Merlo
, J.
Dominski
, A.
Bhattacharjee
, C.
Chang
, F.
Jenko
, S.
Ku
, E.
Lanti
, and S.
Parker
, Phys. Plasma
25
, 062308
(2018
).33.
J. F.
Lobsien
, M.
Drevlak
, F.
Jenko
, M.
Maurer
, A. B.
Navarro
, C.
Nührenberg
, T. S.
Pedersen
, H. M.
Smith
, Y.
Turkin
, and W.-X.
Team
, Nucl. Fusion
60
, 046012
(2020
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.