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Pedestal properties of H-modes with negative triangularity using the EPED-CH model

A Merle, O Sauter, S Yu Medvedev2017年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The EPED model has been designed to predict the pedestal height and width from a minimal set of parameters and using the stability of the pedestal region for global MHD peeling-ballooning (P-B) modes as well as local kinetic ballooning modes (KBMs). This approach has been validated for type-I ELMy H-modes and quiescent H-modes (QH) but can also be used for other types of H-modes where it usually sets an upper limit on the achievable pedestal height. Using the recently developed EPED-like model called EPED-CH and based on the equilibrium codes CHEASE and CAXE and the MHD stability code KINX, we investigate in this work the effect of negative triangularity on the pedestal structure. Our simulation results confirm the experimental results from TCV where a reduction of the pedestal height was observed when going from positive to negative top triangularity. This was interpreted as a degradation of the peeling-ballooning stability due to the closed access to the second stability region for ballooning modes in the case of negative triangularity. This effect is further enhanced by the coupling to the KBM stability criterion in EPED simulations. The novel concept of the negative triangularity tokamak (a DEMO-sized machine) is also investigated. Again a strong reduction of the pedestal height and width is observed going from positive to negative triangularity for up–down symmetric equilibria. The pedestal height is also reduced going to more up–down asymmetric cases. The beneficial effect of the global β value on the pedestal height, which is linked to the second stability access, is strongly reduced for negative triangularity.

日本語訳

EPEDモデルは、ペデスタル領域の大域的MHDペデスタル・バルーニング(P-B)モードおよび局所的運動論的バルーニングモード(KBM)の安定性を用いて、最小限のパラメータセットからペデスタル高さと幅を予測するように設計されている。このアプローチは、タイプI ELMy Hモードおよび無欠陥Hモード(QHモード)に対して検証されているが、他のタイプのHモードにも適用可能であり、通常は達成可能なペデスタル高さの上限を設定する。本研究では、最近開発されたEPED類似モデルであるEPED-CHと、平衡コードCHEASEおよびCAXE、ならびにMHD安定性コードKINXを用いて、負の三角形度がペデスタル構造に及ぼす影響を調査する。我々のシミュレーション結果は、正の三角形度から負の三角形度へ移行した際にペデスタル高さの減少が観測されたTCVの実験結果を裏付けるものである。これは、負の三角形度の場合、バルーニングモードの第二安定領域へのアクセスが閉ざされることによるペデスタル・バルーニング安定性の低下として解釈された。この効果は、EPEDシミュレーションにおけるKBM安定性基準との結合によってさらに増強される。負の三角形度トカマク(DEMO規模の装置)という新規概念についても調査する。上下対称平衡において、正の三角形度から負の三角形度への移行に伴い、ペデスタル高さと幅の顕著な減少が観測される。さらに、上下非対称性が強まる場合にもペデスタル高さは減少する。第二安定領域へのアクセスに関連する大域β値のペデスタル高さに対する有益な効果は、負の三角形度では大幅に低減される。

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PedestalTriangularityNegative triangularity
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