Integration of transient and steady-state divertor heat fluxes control with a high-performance core is necessary for future fusion reactors. In recent DIII-D high- experiments, divertor detachment and simultaneous edge localized mode (ELM) suppression are demonstrated while the plasma confinement quality is maintained high in ITER-similar shape. By optimizing the neon injection in high- scenario with ITER-similar shape, deep detachment and ELM suppression are achieved with a high-performance core ( ∼ 2.8, ∼ 2.3) at ∼ 7.5. Partial divertor detachment and suppression of large ELMs are achieved at ∼ 6. The stability analyses suggest that with low neon injection, the density pedestal becomes higher and steeper and the profile also increases, therefore the increased edge pressure and higher current density destabilize the Peeling-Ballooning mode (PBM), which would lead to a large ELM collapse. With strong neon gas puffing, the significantly reduced pedestal pressure and current density, due to the degraded pedestal, lead to the stabilization of PBM and ELMs are suppressed. For both cases, the coupling between the large radius internal transport barrier (ITB) and edge pedestal is the key reason for maintaining high global performance. The formation of large radius ITB compensates for pedestal degradation. Such results could provide an attractive scenario to well control the transient and steady-state heat flux onto the divertor plates while maintaining good plasma performance, which is an important step toward the steady-state operation of future fusion reactors.
将来の核融合炉には、過渡的および定常的なダイバータ熱流束の制御と高性能コアの統合が必要である。最近のDIII-D high-実験では、ITER類似形状においてプラズマ閉じ込め品質を高く維持したまま、ダイバータ脱離と同時の周辺局在モード(ELM)抑制が実証されている。ITER類似形状のhigh-シナリオにおけるネオン注入を最適化することにより、 ∼ 7.5において高性能コア( ∼ 2.8, ∼ 2.3)で深い脱離とELM抑制が達成される。 ∼ 6において、部分ダイバータ脱離と大きなELMの抑制が達成される。安定性解析は、低ネオン注入では、密度ペデスタルがより高く急峻になり、 プロファイルも増加することを示唆している。したがって、増加した周辺圧力とより高い電流密度がPeeling-Ballooningモード(PBM)を不安定化させ、大きなELM崩壊を引き起こす可能性がある。強力なネオンガスパフでは、劣化した ペデスタルに起因する、著しく低下したペデスタル圧力と電流密度がPBMの安定化につながり、ELMが抑制される。どちらの場合も、大半径内部輸送障壁(ITB)と周辺ペデスタルの結合が、高い全体性能を維持するための主要な理由である。大半径ITBの形成はペデスタル劣化を補償する。このような結果は、良好なプラズマ性能を維持しながらダイバータ板への過渡的および定常的な熱流束を適切に制御するための魅力的なシナリオを提供し得る。これは、将来の核融合炉の定常運転に向けた重要な一歩である。