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Expanding the parameter space of the wide-pedestal QH-mode towards ITER conditions

Xi Chen, K.H. Burrell, T.H. Osborne, K. Barada, D. Ernst, B.A. Grierson, G.R. McKee, T. Odstricil, C. Paz-Soldan, C.C. Petty2020年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

Significant parameter space expansion of the wide-pedestal quiescent H-mode (QH-mode) towards more ITER and reactor relevant conditions has been achieved in the DIII-D tokamak. Recent experiments reveal this naturally ELM-free regime can operate over a range of neutral beam injected (NBI) torque spanning from the co- to counter-Ip direction. The accessed torques completely cover the scaled ITER-equivalent applied torque range. Wide-pedestal QH-mode features an edge region where the ExB shear is lower than that of standard QH-mode and H-mode, as well as unique low- to intermediate-k turbulence and a flattening of the pedestal profiles in the low ExB shear region. Wide-pedestal QH-mode has also been extended to lower single null shaping matching ITER average triangularity. A NBI power scan at moderate density and net-zero NBI torque shows no upper power limit to wide-pedestal QH-mode while the confinement quality H98y2 increases with power. At the highest power, H98y2 reaches 1.6 and normalized pressure βN reaches 2.3 simultaneously. The wide-pedestal QH-mode also exhibits improved confinement when (1) transitioning from standard QH-mode, (2) adding core ECH power, and (3) by transitioning from LSN to DN plasma shape. Turbulence suppression by increased ExB shear inboard of the pedestal top plays an important role in all three of these observations. These recent advances make wide-pedestal QH-mode a stronger candidate for an ELM-free, high performance regime for ITER and future reactors.

日本語訳

DIII-Dトカマクにおいて、ワイドペデスタルQHモード(QH-mode)のパラメータ空間の大幅な拡大が、よりITERおよび炉心関連条件に向けて達成された。最近の実験により、この自然ELMフリー領域は、co-Ipからcounter-Ipにわたる中性粒子ビーム入射(NBI)トルクの範囲で動作可能であることが明らかになった。到達したトルク範囲は、スケーリングされたITER相当の印加トルク範囲を完全にカバーしている。ワイドペデスタルQHモードの特徴は、標準的なQHモードやHモードと比較して周辺部のExBシアが低いこと、ならびに低〜中間波数領域の乱流が特有であること、そして低ExBシア領域におけるペデスタル分布の平坦化である。ワイドペデスタルQHモードはまた、ITER平均的な三角形度に一致する低い単一ヌル配位へも拡張された。中程度密度かつ正味ゼロNBIトルクでのNBIパワースキャンでは、ワイドペデスタルQHモードに上部出力限界は見られず、閉じ込め品質H98y2はパワーとともに増加した。最高パワー時には、H98y2は1.6、規格化圧力βNは2.3に同時に達した。ワイドペデスタルQHモードはまた、(1)標準QHモードからの遷移、(2)コアECHパワーの追加、(3)LSNからDNプラズマ形状への遷移、の3つの条件下で閉じ込めの改善を示した。ペデスタル頂部内側での増加したExBシアによる乱流抑制は、これら3つの観測結果すべてにおいて重要な役割を果たしている。これらの最近の進展により、ワイドペデスタルQHモードは、ITERおよび将来の炉にとってELMフリーで高性能な運転領域としてより有力な候補となった。

装置

iter高精度(タイトル一致)diii-d低精度(概要文一致)

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ITERPedestal
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