Lithium wall coatings have been shown to reduce recycling, suppress edge-localized modes (ELMs), and improve energy confinement in the National Spherical Torus Experiment (NSTX). Here we document the effect of gradually increasing lithium wall coatings on the discharge characteristics, with the reference ELMy discharges obtained in boronized, i.e. non-lithiated conditions. We observed a continuous but not quite monotonic reduction in recycling and improvement in energy confinement, a gradual alteration of edge plasma profiles, and slowly increasing periods of ELM quiescence. The measured edge plasma profiles during the lithium-coating scan were simulated with the SOLPS code, which quantified the reduction in divertor recycling coefficient from ∼98% to ∼90%. The reduction in recycling and fuelling, coupled with a drop in the edge particle transport rate, reduced the average edge density profile gradient, and shifted it radially inwards from the separatrix location. In contrast, the edge electron temperature (Te) profile was unaffected in the H-mode pedestal steep gradient region within the last 5% of normalized poloidal flux, ψN ; however, the Te gradient became steeper at the top of the H-mode pedestal for 0.8 < ψN < 0.94 with lithium coatings. The peak pressure gradients were comparable during ELMy and ELM-free phases, but were shifted away from the separatrix in the ELM-free discharges, which is stabilizing to the current-driven instabilities thought to be responsible for ELMs in NSTX.
リチウム壁コーティングは、国立球状トーラス実験装置（NSTX）においてリサイクリングを低減し、周辺局在モード（ELM）を抑制し、エネルギー閉じ込めを改善することが示されている。本論文では、リチウム壁コーティングを段階的に増加させた際の放電特性への影響を記録する。ここで、参照となるELM放電は、ホウ素化、すなわち非リチウム化条件下で得られたものである。我々は、リサイクリングの継続的ではあるが完全に単調ではない低減とエネルギー閉じ込めの改善、周辺プラズマ分布の段階的な変化、そしてELM静穏期のゆっくりとした増加を観察した。リチウムコーティング走査中の周辺プラズマ分布の測定値はSOLPSコードを用いてシミュレーションされ、ダイバータリサイクリング係数が約98％から約90％へと低減することが定量化された。リサイクリングと燃料供給の低減は、周辺粒子輸送率の低下と相まって、平均周辺密度勾配を減少させ、その位置をセパラトリックスから径方向内側へシフトさせた。対照的に、周辺電子温度（Te）分布は、規格化ポロイダル磁束ψNの最後の5％以内におけるHモードペデスタルの急峻勾配領域では影響を受けなかった。しかしながら、Te勾配は、リチウムコーティング適用時において、0.8＜ψN＜0.94のHモードペデスタル上部でより急峻になった。ピーク圧力勾配は、ELM放電とELMフリー放電で同等であったが、ELMフリー放電ではその位置がセパラトリックスから離れる方向にシフトしており、これはNSTXにおいてELMの原因と考えられている電流駆動不安定性に対して安定化効果をもたらす。