Milestone in predicting core plasma turbulence: successful multi-channel validation of the gyrokinetic code GENE

作者：K. Höfler, Klara Höfler, Tobias Görler, Tim Happel, C. Lechte, Pedro Molina, Michael Bergmann, Rachel Bielajew, Garrard D. Conway, Pierre David, S. S. Denk, Rainer Fischer, Pascale Hennequin, Frank Jenko, Rachael M. McDermott, A. E. White, Ulrich Stroth, the ASDEX Upgrade Team, E. Alessi, C. Angioni, N. Arden, V. Artigues, M. Astrain, O. Asunta, M. Balden, V. Bandaru, A. Bañón Navarro, M. Bauer, A. Bergmann, Matthias Bergmann, J. Bernardo, M. Bernert, A. Biancalani, R. Bielajew, R. Bilato, G. Birkenmeier, T.C. Blanken, V. Bobkov, A. Bock, L. Bock, T. Body, T. Bolzonella, N. Bonanomi, A. Bortolon, B. Böswirth, C. Bottereau, A. Bottino, H. van den Brand, M. Brenzke, S. Brezinsek, D. Brida, F. Brochard, J. Buchanan, A. Buhler, A. Burckhart, Y. Camenen, B. Cannas, P. Cano-Megias, D. Carlton, M. Carr, P. Carvalho, C. Castaldo, A. Castillo Castillo, A. Cathey, M. Cavedon, Carlo Cazzaniga, C. Challis, A.V. Chankin, A. Chomiczewska, C. Cianfarani, F. Clairet, S. Coda, R. Coelho, J.W. Coenen, L. Colas, G. D. Conway, S. Costea, D. Coster, T. Cote, A. J. Creely, G. Croci, D. J. Cruz-Zabala, G. Cseh, I. Cziegler, O. D’Arcangelo, A. Dal Molin, P. David, C. Day, M. de Baar, P. de Marné, R. Delogu, P. Denner, A. Di Siena, M. Dibon, J. J. Domínguez-Palacios Durán, D. Dunai, M. Dreval, M. Dunne, B. P. Duval, R. Dux, T. Eich, S. Elgeti, A. Encheva, B. Esposito, E. Fable, M. Faitsch, D. Fajardo Jimenez, U. Fantz, M. Farník, H. Faugel, F. Felici, O. Ficker, A Figueredo, R. Fischer, O. Ford, L. Frassinetti, M. Fröschle, G. Fuchert, J. C. Fuchs, H. Fünfgelder, S. Futatani, K. Gałązka, J. Galdón-Quiroga, D. Gallart Escolà, A. Gallo, Yu Gao, S. Garavaglia, M. García-Muñoz, B. Geiger, L. Giannone, S. Gibson, L. Gil, E. Giovannozzi, Igor O. Girka, O. Girka, T. Gleiter, S. Glöggler, M. Gobbin, J. Gonzalez-Martin, J. Gonzalez Martin, T. Goodman, G. Gorini, T. Görler, D. Gradic, G. Granucci, A. Gräter, G. Grenfell, H. Greuner, M. Griener, M. Groth, O. Grover, A. Gude, L. Guimarãis, S. Günter, D. Hachmeister, A. Hakola, Christopher Ham, T. Happel, N. den Harder, G. Harrer, J. Harrison, V. Hauer, T. Hayward-Schneider, B. Heinemann, P. Heinrich, T. Hellsten, S. Henderson, P. Hennequin, M. Herschel, S. Heuraux, A. Herrmann, E. Heyn, F. Hitzler, J. Hobirk, K. Höfler, K. Höfler, S. Hörmann, J. Holm, M. Hölzl, C. Hopf, L. Horváth, T. Höschen, A. Houben, A. Hubbard, A. Huber, K. Hunger, V. Igochine, M. Iliasova, J. Illerhaus, K. Insulander Björk, C. Ionita-Schrittwieser, I. Ivanova‐Stanik, S. Jachmich, W. Jacob, N. Jaksic, A. Jansen van Vuuren, F. Jaulmes, F. Jenko, Thomas Jensen, E. Joffrin, A. Kallenbach, J. Kalis, A. Kappatou, J. Karhunen, C.-P. Käsemann, Sergei Kasilov, Y. Kazakov, A. Kendl, Winfried Kernbichler, E. Khilkevitch, M. Kircher, A. Kirk, S. K. Hansen, V. Klevarová, F. Klossek, G. Kocsis, M. Koleva, M. Komm, M. Kong, A. Krämer-Flecken, M. Krause, I. Krebs, Andreas Kreuzeder, K. Krieger, O. Kudláček, D. Kulla, T. Kurki-Suonio, B. Kurzan, B. Labit, Klaus S. Lackner, F. M. Laggner, A. Lahtinen, P. Lainer, P. T. Lang, P. Lauber, M. Lehnen, L. Leppin, E. Lerche, N. Leuthold, L. Li, J. Likonen, O. Linder, H. Lindl, B. Lipschultz, Yueqiang Liu, Zhixin Lu, T. Luda Di Cortemiglia, N. C. Luhmann, T. Lunt, A. Lyssoivan, T. Maceina, J. Madsen, A. Magnanimo, H. Maier, J. Mailloux, R. Maingi, O. Maj, E. Maljaars, V. Maquet, A. Mancini, A. Manhard, Peter Mantica, M. Mantsinen, P. Mänz, M. Maraschek, C. Marchetto, Matthias Markl, L. Marrelli, P. Martin, F. Matos, Martin Mayer, Peter McCarthy, R. McDermott, G. Meng, R. Merkel, A. Merle, H. Meyer, M. Michelini, D. Milanesio, V. Mitterauer, P. Molina Cabrera, M. Muraca, F. Nabais, V. Naulin, R. Nazikian, R. D. Nem, R. Neu, A. H. Nielsen, S. K. Nielsen, T. Nishizawa, M. Nocente, I. Novikau, S. Nowak, R. Ochoukov, J. Olsen, P. Oyola, O. Pan, G. Papp, A. Pau, G. Pautasso, C. Paz-Soldan, M. Peglau, E. Peluso, P. Petersson, C. Piron, U. Plank, B. Plaum, B. Plöckl, Victor F. Plyusnin, G. Pokol, E. Poli, Adrian Popa, L. Porte, J. Puchmayr, T. Pütterich, L. Radovanovic, M. Ramisch, J. Juul Rasmussen, G.A. Rattá, S. Ratynskaia, G. Raupp, A. Redl, D. Réfy, M. Reich, F. Reimold, D. Reiser, M. Reisner, D. Reiter, B. Rettino, T. Ribeiro, D. Ricci, R. Riedl, J. Riesch, J. F. Rivero-Rodríguez, G. Rocchi, P. Rodriguez-Fernandez, V. Rohde, G. Ronchi, M. Rott, M. Rubel, D. A. Ryan, F. Ryter, S. Saarelma, M. Salewski, A. Salmi, O. Samoylov, L. Sánchez, J. Santos, O. Sauter, G. Schall, Anne Schlüter, J.G.A. Scholte, K. Schmid, O. Schmitz, P. A. Schneider, R. Schrittwieser, M. Schubert, C. Schuster, N. Schwarz, T. Schwarz‐Selinger, J. Schweinzer, F. Sciortino, O. Seibold-Benjak, Aqsa Shabbir, A. Shalpegin, S. Sharapov, U. Sheikh, A. Shevelev, G. Sias, M. Siccinio, B. Sieglin, A. Sigalov, A. Silva, C. Silva, D. Silvagni, J. Simpson, S. Sipilä, A. Snicker, E.R. Solano, C. Sommariva, C. Sozzi, M. Spacek, G. Spizzo, M. Spolaore, A. Stegmeir, M. Stejner, D. Stieglitz, J. Stober, U. Stroth, E. Strumberger, G. Suárez López, W. Suttrop, T. Szepesi, B. Tál, T. Tala, W. M. Tang, G. Tardini, M. Tardocchi, D. Terranova, M. Teschke, E. Thorén, W. Tierens, D. Told, W. Treutterer, G. Trevisan, M. Tripský, Philipp Ulbl, G. Urbanczyk, M. Usoltseva, M. Valisa, M. Valovic, S. Van Mulders, M. A. Van Zeeland, F. Vannini, B. Vanovac, P. Varela, S. Varoutis, T. Verdier, G. Verdoolaege, N. Vianello, J. Vicente, T. Vierle, E. Viezzer, I. Voitsekhovitch, U. von Toussaint, D. Wagner, X. Wang, M. Weiland, D. Wendler, A. E. White, M. Willensdorfer, B. Wiringer, M. Wischmeier, R. Wolf, E. Wolfrum, Q. Yang, C. Yoo, Q. Yu, R. Zagórski, I. Zammuto, T. Zehetbauer, W. Zhang, W. Zholobenko, Alexander Zibrov, M. Zilker, C. F. B. Zimmermann, A. Zito, H. Zohm, S. Zoletnik · 发表于：Nature Communications · 年份：2025 · DOI：10.1038/s41467-025-56997-2 · 被引用次数：13 · 研究领域：Magnetic confinement fusion research、Fusion materials and technologies、Laser-Plasma Interactions and Diagnostics

On the basis of several recent breakthroughs in fusion research, many activities have been launched around the world to develop fusion power plants on the fastest possible time scale. In this context, high-fidelity simulations of the plasma behavior on large supercomputers provide one of the main pathways to accelerating progress by guiding crucial design decisions. When it comes to determining the energy confinement time of a magnetic confinement fusion device, which is a key quantity of interest, gyrokinetic turbulence simulations are considered the approach of choice - but the question, whether they are really able to reliably predict the plasma behavior is still open. The present study addresses this important issue by means of careful comparisons between state-of-the-art gyrokinetic turbulence simulations with the GENE code and experimental observations in the ASDEX Upgrade tokamak for an unprecedented number of simultaneous plasma observables.