Edge localized modes (ELMs) are triggered using deuterium pellets injected into plasmas with ITER-relevant low collisionality pedestals, and the resulting peak ELM energy fluence is reduced by approximately 25%–50% relative to natural ELMs destabilized at similar pedestal pressures. Cryogenically frozen deuterium pellets are injected from the low-field side of the DIII-D tokamak at frequencies lower than the natural ELM frequency, and heat flux is measured by infrared cameras. Ideal MHD pedestal stability calculations show that without pellet injection, these low collisionality pedestals were limited by their current density (peeling-limited) rather than their pressure gradient (ballooning-limited). ELM triggering success correlates strongly with pellet mass, consistent with the theory that a large pressure perturbation is required to trigger an ELM in low collisionality discharges that are far from the ballooning stability boundary. For sufficiently large pellets, both instantaneous and time-integrated ELM energy deposition measured by infrared cameras is reduced with respect to naturally occurring ELMs at the inner strike point, which is the position where it is largest for natural ELMs. Energy fluence at the outer strike point is less effected. Cameras observing both heat flux and D-alpha emission often find significant toroidally asymmetric striations in the outboard far scrape-off layer resulting from ELMs that are triggered by pellets. Toroidal asymmetries at the inner strike point are similar between natural and pellet-triggered ELMs, suggesting that the reduction in peak heat flux and total fluence at that location is robust for the conditions reported here.
周辺部の低衝突度がITER関連条件であるプラズマに重水素ペレットを入射してELM(周辺局在モード)を誘発し、その結果生じるELMのピークエネルギー流束は、同様のペデスタル圧力で不安定化する自然ELMと比較して約25%~50%低減される。DIII-Dトカマクの低磁場側から、自然ELM周波数よりも低い周波数で凍結重水素ペレットを入射し、熱流束を赤外線カメラで測定した。理想MHDペデスタル安定性計算により、ペレット入射がない場合、これらの低衝突度ペデスタルは圧力勾配(バルーニングモード)ではなく電流密度(ピーリングモード)によって制限されることが示された。ELM誘発の成功率はペレット質量と強く相関しており、バルーニング安定性境界から遠い低衝突度放電においてELMを誘発するには大きな圧力摂動が必要であるという理論と一致する。十分に大きなペレットの場合、赤外線カメラで測定されたELMの瞬間的および時間積分エネルギー堆積の両方が、内側ストライク点において自然ELMと比較して低減される。この位置は自然ELMでエネルギー堆積が最大となる場所である。外側ストライク点でのエネルギー流束は影響が小さい。熱流束とDα発光を観測するカメラにより、ペレット誘発ELMに起因する外側遠スクレイプオフ層において、有意なトロイダル非対称ストライエーションがしばしば観測される。内側ストライク点でのトロイダル非対称性は自然ELMとペレット誘発ELMで類似しており、ここで報告された条件下では、その位置でのピーク熱流束と総エネルギー堆積の低減がロバストであることを示唆している。