The performance of ELMy H-mode operation in ASDEX Upgrade andJET is compared. Special attention is paid to variations (usuallyreductions) in this performance near the operational limits whichwill need to be approached in a next-step device. In JET it isfound that input powers substantially above the H-mode thresholdpower are required to obtain discharges with energy confinementenhancement factors at or above the usual ELMy H-mode scalings.Such a margin (as much as a factor of two in JET) is not observedin ASDEX Upgrade. It is proposed that this difference may be dueto the higher edge collisionality in ASDEX and the results arecompared to a recent theory based on interchange instabilitiesand magnetic flutter. In ASDEX Upgrade, the confinement in type IELMy discharges degrades as the density is raised due to astiffness of the temperature profiles which leads to adegradation of the core confinement. This type of stiffness isobserved in JET only at relatively high edge densities. In JET, theedge confinement degrades as the density is increased by externalgas fuelling, consistent with a constant edge pressure gradientand an edge barrier width which reduces in proportion to the edgeion poloidal Larmor radius. In both machines, H-mode performanceis limited at high density by a transition first to the type III ELMregime and then to the L-mode. The confinement penalty, relativeto good type I ELM discharges, of operating with type III ELMs isabout 25-30%. The maximum densities for operation withtype I or type III ELMs can be substantially increased byincreasing the plasma triangularity in both machines.
要約: ELMy Hモード運転の性能をASDEX UpgradeとJETで比較した。特に、次世代装置で接近する必要がある運転限界近傍での性能の変化(通常は低下)に注目した。JETでは、エネルギー閉じ込め改善係数が通常のELMy Hモードスケーリング以上となるためには、Hモード閾値出力を大幅に上回る入力電力が必要であることが分かった。このような余裕(JETでは最大2倍)はASDEX Upgradeでは観測されない。この差異は、ASDEX Upgradeにおけるより高い周辺衝突度に起因する可能性があると提案され、結果は交換型不安定性と磁気フラッタに基づく最近の理論と比較された。ASDEX Upgradeでは、タイプI ELM放電の閉じ込めは密度の上昇に伴って劣化し、これは温度分布の剛直性によるもので、コア閉じ込めの低下を引き起こす。この種の剛直性はJETでは比較的高い周辺密度でのみ観測される。JETでは、周辺閉じ込めは外部ガス入射による密度増加に伴って劣化し、これは一定の周辺圧力勾配と、イオンのポロイダルラーモア半径に比例して減少する周辺障壁幅と整合的である。両装置において、Hモード性能は高密度で制限され、まずタイプIII ELM領域への遷移、次にLモードへの遷移が起こる。タイプIII ELMでの運転による閉じ込めのペナルティは、良好なタイプI ELM放電と比較して約25~30%である。タイプIまたはタイプIII ELMでの運転の最大密度は、両装置においてプラズマの三角形度を増加させることで大幅に向上できる。