The H-mode pedestal height plays an important role in determining the global confinement of the tokamak plasma. In type I ELMy H-mode the ultimate limit for the pedestal pressure at constant width is set by the ideal MHD peeling-ballooning modes (PBMs) that are thought to be the trigger for the ELMs. However, the PBM criterion does not uniquely determine the pedestal. Increasing the width of the pedestal, the marginally peeling-ballooning stable pedestal height increases as well. The second criterion for the pedestal is set by the transport processes in the pedestal that limit the gradient between the ELMs. One candidate for driving this transport is the kinetic ballooning mode (KBM) that is driven by the pressure gradient (Snyder et al 2009 Nucl. Fusion49 085035). The KBM growth rate increases very rapidly after the critical pressure gradient is exceeded leading to very stiff profiles with the pressure gradient clamped near to the stability limit. In the local linear gyrokinetic analysis of experimental MAST and JET plasmas we have found that, like the ideal MHD ballooning modes, the KBMs can access locally so called second stability if the magnetic shear becomes low enough (Dickinson et al 2011 Plasma Phys. Control. Fusion53 115010; Saarelma et al 2013 Nucl. Fusion53 123012). However, in the pedestal region the local assumption that the equilibrium can be considered radially constant for the investigated modes is no longer justified. In this paper we revisit the KBM analysis using a global code ORB5 to investigate whether second stability access exists for KBMs. We find that counter to the local analysis, the global KBM stability is not sensitive to the magnetic shear in the pedestal region. At sufficiently high β (but still below the ideal peeling-ballooning limit) the pedestal region becomes KBM unstable regardless of the amount of bootstrap current assumed in the equilibrium reconstruction. However, just as in local analysis, the mode is stabilised by reducing the pressure gradient. This suggests that KBMs can regulate the pedestal pressure gradient during the ELM cycle even when local analysis finds them stable due to high bootstrap current.
Hモードのペデスタル高さは、トカマクプラズマの全体閉じ込めを決定する上で重要な役割を果たす。タイプI ELMy Hモードでは、ペデスタル圧力の上限は、ELMのトリガーと考えられる理想MHDピーリング・バルーニングモード（PBM）によって、一定のペデスタル幅に対して設定される。しかし、PBMの安定性基準だけではペデスタル高さは一意に決まらない。ペデスタル幅を増加させると、限界安定なピーリング・バルーニングモードに対応するペデスタル高さも増加する。ペデスタル高さを決定する第二の基準は、ELM間のペデスタル領域における輸送過程によって与えられ、この輸送は圧力勾配によって駆動される運動論的バルーニングモード（KBM）が候補となる（Snyder et al 2009 Nucl. Fusion49 035049）。KBMの成長率は臨界圧力勾配を超えると急速に増大し、その結果、圧力勾配は安定性限界付近に固定された非常に剛直なプロファイルが形成される。実験的なMASTおよびJETプラズマの局所線形ジャイロ運動論解析において、我々は理想MHDバルーニングモードと同様に、KBMも磁気シアが十分に低い場合にはいわゆる第二安定領域にアクセスできることを見出した（Dickinson et al 2011 Plasma Phys. Control. Fusion53 015010; Saarelma et al 2013 Nucl. Fusion53 123012）。しかし、ペデスタル領域では、平衡が径方向に一定であるとする局所近似は、調査対象のモードに対してはもはや妥当ではない。本論文では、大域コードORB5を用いてKBM解析を再検討し、第二安定領域へのアクセスがKBMに対して存在するかどうかを調べる。我々は、局所解析とは対照的に、大域的なKBM安定性はペデスタル領域の磁気シアに敏感ではないことを見出した。十分に高いβ（ただし理想ピーリング・バルーニング限界未満）では、平衡再構成で仮定されたブートストラップ電流の大きさに関係なく、ペデスタル領域はKBMに対して不安定になる。しかし、局所解析と同様に、モードは圧力勾配を減少させることによって安定化される。このことは、KBMが、局所解析で高いブートストラップ電流のために安定と予測される場合でも、ELMサイクル中にペデスタル圧力勾配を調整し得ることを示唆している。