Full-f gyrokinetic simulations of ion temperature gradient (ITG) turbulence in the presence of a magnetic island are performed. A newly developed method for evaluating the flux-surface average is implemented to treat adiabatic electrons inside the magnetic island precisely. A neoclassical simulation below the threshold for linear ITG instability shows that the density profile does not relax at the O-point, although the ion temperature profile is flattened there. This results from the force balance in the direction of the magnetic field between the pressure gradient related to ion parallel motion and the mean radial electric field. A flux-driven ITG turbulence simulation shows a quasi-periodic transport reduction due to interaction between the background temperature profile and the vortex mode, which is a nonlinearly generated mesoscale structure with the same mode numbers as the magnetic island. These results indicate that not only the parallel streaming but also the equilibrium electric field and turbulence contribute significantly to profile formation around a magnetic island.

1.
K.
Ida
,
N.
Ohyabu
,
T.
Morisaki
,
Y.
Nagayama
,
S.
Inagaki
,
K.
Itoh
,
Y.
Liang
,
K.
Narihara
,
A. Y.
Kostrioukov
,
B. J.
Peterson
,
K.
Tanaka
,
T.
Tokuzawa
,
K.
Kawahata
,
H.
Suzuki
,
A.
Komori
, and
LHD Experimental Group
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
015002
(
2002
).
2.
M. J.
Choi
,
J.
Kim
,
J.-M.
Kwon
,
H. K.
Park
,
Y.
In
,
W.
Lee
,
K. D.
Lee
,
G. S.
Yun
,
J.
Lee
,
M.
Kim
,
W.-H.
Ko
,
J. H.
Lee
,
Y. S.
Park
,
Y.-S.
Na
,
N. C.
Luhmann
, Jr.
, and
B. H.
Park
,
Nucl. Fusion
57
,
126058
(
2017
).
3.
M.
Jiang
,
W. L.
Zhong
,
Y.
Xu
,
Z. B.
Shi
,
W.
Chen
,
X. Q.
Ji
,
X. T.
Ding
,
Z. C.
Yang
,
P. W.
Shi
,
A. S.
Liang
,
J.
Wen
,
J. Q.
Li
,
Y.
Zhou
,
Y. G.
Li
,
D. L.
Yu
,
Y.
Liu
,
Q. W.
Yang
, and
HL-2A Team
,
Nucl. Fusion
58
,
026002
(
2018
).
4.
L.
Bardóczi
,
T. L.
Rhodes
,
T. A.
Carter
,
A.
Bañón Navarro
,
W. A.
Peeble
,
F.
Jenko
, and
G.
McKee
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
215001
(
2016
).
5.
K.
Ida
,
K.
Kamiya
,
A.
Isayama
,
Y.
Sakamoto
, and
JT-60 Team
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
065001
(
2012
).
6.
Y.
Koide
,
M.
Kikuchi
,
M.
Mori
,
S.
Tsuji
,
S.
Ishida
,
N.
Asakura
,
Y.
Kamada
,
T.
Nishitani
,
Y.
Kawano
,
T.
Hatae
,
T.
Fujita
,
A.
Sakasai
,
T.
Kondoh
,
R.
Yoshino
, and
Y.
Neyatani
,
Phys. Rev. Lett.
72
,
3662
(
1994
).
7.
C.
Hidalgo
,
M. A.
Pedrosa
,
E.
Sánchez
,
R.
Balbín
,
A.
López-Fraguas
,
B.
van Milligen
,
C.
Silva
,
H.
Fernandes
,
C. A. F.
Varandas
,
C.
Riccardi
,
R.
Carrozza
,
M.
Fontanesi
,
B. A.
Carreras
, and
L.
García
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
42
,
A153
(
2000
).
8.
J. W.
Connor
,
T.
Fukuda
,
X.
Garbet
,
C.
Gormezano
,
V.
Mukhovatov
,
M.
Wakatani
,
ITB Database Group, and ITPA Topical Group on Transport and Internal Barrier Physics
,
Nucl. Fusion
44
,
R1
(
2004
).
9.
T.
Estrada
,
F.
Medina
,
D.
López-Bruna
,
E.
Ascasíbar
,
R.
Balbín
,
A.
Cappa
,
F.
Castejón
,
S.
Eguilior
,
A.
Fernández
,
J.
Guasp
,
C.
Hidalgo
, and
S.
Petrov
,
Nucl. Fusion
47
,
305
(
2007
).
10.
K.
Ida
,
S.
Inagaki
,
T.
Shimozuma
,
N.
Tamura
,
H.
Funaba
,
K.
Narihara
,
S.
Kubo
,
S.
Murakami
,
A.
Wakasa
,
M.
Yokoyama
,
Y.
Takeiri
,
K. Y.
Watanabe
,
K.
Tanaka
,
M.
Yoshinuma
,
Y.
Liang
,
N.
Ohyabu
,
T.
Akiyama
,
N.
Ashikawa
,
M.
Emoto
,
T.
Fujita
,
T.
Fukuda
,
P.
Goncharov
,
M.
Goto
,
H.
Idei
,
K.
Ikeda
,
A.
Isayama
,
M.
Isobe
,
O.
Kaneko
,
K.
Kawahata
,
H.
Kawazome
,
T.
Kobuchi
,
A.
Komori
,
R.
Kumazawa
,
S.
Masuzaki
,
T.
Minami
,
J.
Miyazawa
,
T.
Morisaki
,
S.
Morita
,
S.
Muto
,
T.
Mutoh
,
Y.
Nagayama
,
Y.
Nakamura
,
H.
Nakanishi
,
Y.
Narushima
,
K.
Nishimura
,
N.
Noda
,
T.
Notake
,
H.
Nozato
,
S.
Ohdachi
,
Y.
Oka
,
S.
Okajima
,
M.
Osakabe
,
T.
Ozaki
,
B. J.
Peterson
,
A.
Sagara
,
T.
Saida
,
K.
Saito
,
S.
Sakakibara
,
R.
Sakamoto
,
Y.
Sakamoto
,
M.
Sasao
,
K.
Sato
,
M.
Sato
,
T.
Seki
,
M.
Shoji
,
H.
Suzuki
,
N.
Takeuchi
,
K.
Toi
,
T.
Tokuzawa
,
Y.
Torii
,
K.
Tsumori
,
T.
Watari
,
H.
Yamada
,
I.
Yamada
,
S.
Yamamoto
,
T.
Yamamoto
,
Y.
Yoshimura
,
K.
Itoh
,
K.
Matsuoka
,
K.
Ohkubo
,
S.
Sudo
,
T.
Uda
,
K.
Yamazaki
, and
O.
Motojima
,
Phys. Plasmas
11
,
2551
(
2004
).
11.
N.
Kenmochi
,
T.
Minami
,
T.
Mizuuchi
,
C.
Takahashi
,
G. M.
Weir
,
K.
Nishioka
,
S.
Kobayashi
,
Y.
Nakamura
,
H.
Okada
,
S.
Kado
,
S.
Yamamoto
,
S.
Ohshima
,
S.
Konoshima
,
Y.
Ohtani
, and
K.
Nagasaki
,
Sci. Rep.
10
,
5
(
2020
).
12.
X.
Garbet
,
Y.
Idomura
,
L.
Villard
, and
T.-H.
Watanabe
,
Nucl. Fusion
50
,
043002
(
2010
).
13.
E.
Poli
,
A.
Bottino
, and
A. G.
Peeters
,
Nucl. Fusion
49
,
075010
(
2009
).
14.
E.
Poli
,
A.
Bottino
,
W. A.
Hornsby
,
A. G.
Peeters
,
T.
Ribeiro
,
B. D.
Scott
, and
M.
Siccinio
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
52
,
124021
(
2010
).
15.
K. S.
Fang
and
Z.
Lin
,
Phys. Plasmas
26
,
052510
(
2019
).
16.
W. A.
Hornsby
,
A. G.
Peeters
,
E.
Poli
,
M.
Siccinio
,
A. P.
Snodin
,
F. J.
Casson
,
Y.
Camenen
, and
G.
Szepesi
,
Europhys. Lett.
91
,
45001
(
2010
).
17.
W. A.
Hornsby
,
A. G.
Peeters
,
A. P.
Snodin
,
F. J.
Casson
,
Y.
Camenen
,
G.
Szepesi
,
M.
Siccinio
, and
E.
Poli
,
Phys. Plasmas
17
,
092301
(
2010
).
18.
W. A.
Hornsby
,
A. G.
Peeters
,
M.
Siccinio
, and
E.
Poli
,
Phys. Plasmas
19
,
032308
(
2012
).
19.
A.
Bañón Navarro
,
L.
Bardóczi
,
T. A.
Carter
,
F.
Jenko
, and
T. L.
Rhodes
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
034004
(
2017
).
20.
J.-M.
Kwon
,
S.
Ku
,
M. J.
Choi
,
C. S.
Chang
,
R.
Hager
,
E. S.
Yoon
,
H. H.
Lee
, and
H. S.
Kim
,
Phys. Plasmas
25
,
052506
(
2018
).
21.
K.
Imadera
,
Y.
Kishimoto
,
K.
Obrejan
,
T.
Kobiki
, and
J. Q.
Li
, in
Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference
,
2014
.
22.
M.
Muto
,
K.
Imadera
, and
Y.
Kishimoto
,
Phys. Plasmas
28
,
082304
(
2021
).
23.
M.
Nunami
,
R.
Kanno
,
S.
Satake
,
H.
Takamaru
, and
T.
Hayashi
,
Plasma Fusion Res.
1
,
038
(
2006
).
24.
Z.
Qin
,
K.
Imadera
,
J.
Li
, and
Y.
Kishimoto
,
Plasma Fusion Res.
13
,
3403083
(
2018
).
25.
A.
Ishizawa
,
K.
Imadera
,
Y.
Nakamura
, and
Y.
Kishimoto
,
Phys. Plasmas
26
,
082301
(
2019
).
26.
Y.
Ishida
,
A.
Ishizawa
,
K.
Imadera
,
Y.
Kishimoto
, and
Y.
Nakamura
,
Phys. Plasmas
27
,
092302
(
2020
).
27.
A. J.
Brizard
and
T. S.
Hahm
,
Rev. Mod. Phys.
79
,
421
(
2007
).
28.
Y.
Morinishi
,
T. S.
Lund
,
O. V.
Vasilyev
, and
P.
Moin
,
J. Comput. Phys.
143
,
90
(
1998
).
29.
Y.
Idomura
,
M.
Ida
,
S.
Tokuda
, and
L.
Villard
,
J. Comput. Phys.
226
,
244
(
2007
).
30.
G.
Dif-Pradalier
,
P. H.
Diamond
,
V.
Grandgirard
,
Y.
Sarazin
,
J.
Abiteboul
,
X.
Garbet
,
P.
Ghendrih
,
G.
Latu
,
A.
Strugarek
,
S.
Ku
, and
C. S.
Chang
,
Phys. Plasmas
18
,
062309
(
2011
).
31.
S.
Satake
,
R.
Kanno
, and
H.
Sugama
,
Plasma Fusion Res.
3
,
S1062
(
2008
).
32.
S.
Satake
,
Y.
Idomura
,
H.
Sugama
, and
T.-H.
Watanabe
,
Comput. Phys. Commun.
181
,
1069
(
2010
).
33.
W.
Wang
,
Y.
Kishimoto
,
K.
Imadera
,
H. R.
Liu
,
J. Q.
Li
,
M.
Yagi
, and
Z. X.
Wang
,
Nucl. Fusion
60
,
066010
(
2020
).
34.
Y.
Idomura
,
J. Comput. Phys.
313
,
511
(
2016
).
35.
E.
Lanti
,
B. F.
McMillan
,
S.
Brunner
,
N.
Ohana
, and
L.
Villard
,
J. Phys.
1125
,
012014
(
2018
).
36.
37.
H.
Sugama
and
T.-H.
Watanabe
,
J. Plasma Phys.
72
,
825
(
2006
).
38.
K. J.
Zhao
,
Y.
Nagashima
,
P. H.
Diamond
,
J. Q.
Dong
,
K.
Itoh
,
S.-I.
Itoh
,
L. W.
Yan
,
J.
Cheng
,
A.
Fujisawa
,
S.
Inagaki
,
Y.
Kosuga
,
M.
Sasaki
,
Z. X.
Wang
,
L.
Wei
,
Z. H.
Huang
,
D. L.
Yu
,
W. Y.
Hong
,
Q.
Li
,
X. Q.
Ji
,
X. M.
Song
,
Y.
Huang
,
Y.
Liu
,
Q. W.
Yang
,
X. T.
Ding
, and
X. R.
Duan
,
Phys. Rev. Lett.
117
,
145002
(
2016
).
39.
Y.
Idomura
,
Phys. Plasmas
21
,
022517
(
2014
).
40.
P. W.
Terry
,
Rev. Mod. Phys.
72
,
109
(
2000
).
41.
G.
Dif-Pradalier
,
V.
Grandgirard
,
Y.
Sarazin
,
X.
Garbet
, and
P.
Ghendrih
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
065002
(
2009
).
42.
P. H.
Diamond
,
S.-I.
Itoh
,
K.
Itoh
, and
T. S.
Hahm
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
47
,
R35
(
2005
).
43.
K.
Itoh
,
S.-I.
Itoh
,
P. H.
Diamond
,
T. S.
Hahm
,
A.
Fujisawa
,
G. R.
Tynan
,
M.
Yagi
, and
Y.
Nagashima
,
Phys. Plasmas
13
,
055502
(
2006
).
44.
Z. X.
Wang
,
J. Q.
Li
,
J. Q.
Dong
, and
Y.
Kishimoto
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
015004
(
2009
).
45.
B.
Coppi
,
H. P.
Furth
,
M. N.
Rosenbluth
, and
R. Z.
Sagdeev
,
Phys. Rev. Lett.
17
,
377
(
1966
).
46.
J. Q.
Dong
and
W.
Horton
,
Phys. Plasmas
2
,
3412
(
1995
).
You do not currently have access to this content.