The application of resonant magnetic perturbation (RMP) with toroidal mode number n = 1 on HL-3 tokamak inhibits the L-H transition at specific heating power. Following RMP application, the electron density increases in the outer plasma region (ρ > 0.85, where ρ is the normalized toroidal flux), while the electron/ion temperature decreases. Notably, the equilibrium flow shear in the edge region is substantially reduced. This reduction, combined with enhanced micro-instabilities driven by increased profile gradients, leads to enhanced turbulence levels. Consequently, the diminished flow shear becomes less effective in suppressing turbulence, providing a comprehensive explanation for the inhibited access to H-mode. Through a modified one-dimensional predator–prey model that incorporates the effects of RMP-induced radial magnetic perturbations, we have conducted a quantitative analysis of the turbulence and flow dynamics during the L-H transition process. Our results indicate that as the strength of magnetic perturbation increases, the turbulence intensity increases and edge flow shear decreases, in agreement with experimental observations. Additionally, we found that the L-H transition power threshold increases almost linearly with the square of the radial magnetic perturbation intensity. These results enhance our understanding of RMP-induced changes in edge plasma transport, providing valuable insights for optimizing the operation of future tokamaks and improving the performance of fusion reactors.
トロイダルモード数 n = 1 の共鳴磁場摂動(RMP)をHL-3トカマクに印加すると、特定の加熱パワーにおいてL-H遷移が抑制される。RMP印加後、電子密度はプラズマ外側領域(ρ > 0.85、ここでρは規格化トロイダル磁束)で増加し、一方で電子/イオン温度は低下する。特に、周辺領域における平衡フローシアは大幅に低減される。この低減は、分布勾配の増大によって駆動される微視的不安定性の増大と相まって、乱流レベルの増大をもたらす。その結果、低下したフローシアは乱流を抑制する効果が弱まり、Hモードへの到達が抑制されることに対する包括的な説明が与えられる。RMP誘起の径方向磁場摂動の効果を組み込んだ修正一次元捕食者–被食者モデルを用いて、L-H遷移過程における乱流と流れのダイナミクスの定量的解析を行った。我々の結果は、磁場摂動の強度が増加するにつれて乱流強度が増加し、周辺フローシアが減少することを示しており、これは実験観測と一致する。さらに、L-H遷移パワー閾値は径方向磁場摂動強度の二乗とほぼ線形に増加することが分かった。これらの結果は、RMP誘起の周辺プラズマ輸送の変化に関する理解を深め、将来のトカマク運転の最適化および核融合炉の性能向上に貴重な知見を提供する。