MAST-U 高-k 电子尺度湍流诊断的仿真与分析

等离子体湍流在不同的空间和时间尺度上发挥着关键作用，决定了tokamak中可实现的约束水平。开发用于跨尺度湍流效应的数值模型，受实验测量结果的启发，这是实现这一目标的关键步骤。MAST-U 是一个配置齐全的设施，配备了测量离子和电子尺度湍流的仪器。然而，特别是在H模式下，测量核心电子尺度湍流具有挑战性。使用一种新型的合成诊断方法，我们展示了拟议的基于毫米波的集体散射仪器用于测量MAST-U核心和边缘正常向和垂直电子尺度湍流的仿真测量规格。我们开发了一种强大的建模框架，将束跑技术与gyrokinetic模拟结合，用于预测仪器的灵敏度、局化程度和谱系范围。对于重建的MAST 022769 shot，核心中最大可测归一化垂直波数为$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.6$，在pedestal附近为$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.79$，局化长度为$L_{FWHM}$范围从核心中$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.1$处的约0.4米到$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.45$处的~0.08m。针对022769 shot的合成诊断分析显示，ETG湍流峰值谱强度的波数在仪器可测量范围内，从核心到pedestal。拟议的诊断为在MAST-U上进行新的湍流和约束研究提供了机会，与即将到来的非电感性、基于微波的电流驱动实验有关，同时在未来反应堆如STEP的燃烧等离子体场景中具有适用性。