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H-mode pedestal improvements with neon injection in DIII-D

H. Lan, T.H. Osborne, R.J. Groebner, P.B. Snyder, G.S. Xu, B.A. Grierson, B.S. Victor, A.W. Leonard, H.Q. Wang, the DIII-D Team2020年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

Improvements in the H-mode pedestal pressure and global energy confinement were observed on DIII-D with both 3 and 6 MW of neutral beam (NBI) heating with neon injection. The pedestal pressure increased, primarily associated with a significant increase in the pedestal density with a relatively smaller decrease in the pedestal temperature. At the same neon injection rate, a rapid decrease in edge localized mode (ELM) frequency and ∼35% increase in plasma stored energy were observed in the 3 MW discharge, while in the 6 MW discharge, the ELM frequency was gradually decreased and the plasma stored energy gradually increased by up to 20%. The measured pedestal widths from both 3 and 6 MW discharges matched the EPED1.0 width scaling, , within 20% deviations before and after neon injection. The peeling-ballooning mode (PBM) stability analysis showed that after neon injection, the ballooning stability boundary was increased, while the peeling stability boundary only dropped once the neon level was relatively high. The ballooning stability boundary increase with neon injection is consistent with increase of the ion diamagnetic stabilization (i.e. including the contribution from carbon, neon as well as deuterium ions) which is used in the criterion to determine when the calculated linear growth rates of PBM are unstable. Consequently, the new ELITE computed PBM boundaries were more consistent with the operating points than when only deuterium was included. This in turn indicates that the impurity may help to improve pedestal pressure through affecting ion diamagnetic frequency in the pedestal region, which could positively lead to the ballooning stability boundary extension.

日本語訳

DIII-Dにおいて、3MWおよび6MWの両方の中性粒子ビーム(NBI)加熱にネオン入射を組み合わせた場合に、Hモードペデスタル圧力と全体のエネルギー閉じ込めの改善が観測された。ペデスタル圧力は増加し、これは主にペデスタル密度の有意な増加と、それに伴うペデスタル温度の比較的小さな減少に関連していた。同じネオン入射率において、3MW放電ではエッジ局在モード(ELM)周波数の急速な減少とプラズマ蓄積エネルギーの約35%の増加が観測された一方、6MW放電ではELM周波数の緩やかな減少とプラズマ蓄積エネルギーの最大20%の増加が観測された。3MWおよび6MWの両方の放電におけるペデスタル幅の測定値は、ネオン入射の前後で20%以内の偏差でEPED1.0スケーリング則、 、と一致した。ペデスタル剥離-バルーニングモード(PBM)安定性解析により、ネオン入射後、バルーニング安定性境界は上昇した一方、剥離安定性境界はネオン濃度が比較的高くなって初めて低下することが示された。ネオン入射によるバルーニング安定性境界の上昇は、イオン反磁性安定化効果の増大と一致しており、この効果は炭素、ネオン、および重水素イオンの寄与を含めた場合に、計算されたPBMの線形成長率が不安定となる条件を決定する際に用いられる基準と整合する。その結果、新たにELITEコードで計算されたPBM安定性境界は、重水素のみを含めた場合よりも実験データ点とより良く一致した。これは、不純物がペデスタル領域のイオン反磁性周波数に影響を与えることでペデスタル圧力の改善に寄与し得ることを示しており、その結果としてバルーニング安定性境界の拡張に肯定的に寄与する可能性があることを示唆している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DH-modePedestalH-mode pedestal
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