Recent edge-localized modes (ELM) control experiments via resonant magnetic perturbation (RMP) in KSTAR have shown a strong up/down poloidal asymmetric coupling dependence. Specifically, in lower single null (LSN) plasmas at q95 5, the lower two-row (middle/bottom) RMPs among ITER-like three-row (top/middle/bottom) in-vessel control coils (IVCC) in KSTAR were more effective in suppressing ELM-crashes than the upper two-row (top/middle) RMPs. In contrast, at q95 ∼ 4, the upper two-row RMPs turned out to be more effective than the lower counterpart. Since the ITER baseline scenario is planned to operate at q95 ∼ 3, the understanding of the origin of such up/down poloidal asymmetric coupling dependence, as well as the prediction about ITER-relevant conditions at a lower q95, would be quite important and potentially impactful to the RMP ELM control in ITER. A linear, resistive, single-fluid MHD code MARS-F has been utilized to address and model the up/down poloidal asymmetric RMP coupling dependence. Specifically, based on two contrasting exemplary discharges with up/down poloidal (i) asymmetric at q95 ∼ 4 and (ii) symmetric behavior at q95 ∼ 5, among tens of otherwise similar discharges, a systematic MARS-F modeling has been thoroughly conducted. As a result, the plasma response investigation suggests that the X-point displacement (ξX), rather than any other figures of merit, would be a directly relevant metric for the up/down poloidal asymmetric coupling in RMP-driven, ELM-crash suppression in KSTAR. Based on a sensitivity study of the edge safety factor in MARS-F modeling, the ξX variation follows the same quantitative trend as observed in experiments. However, no or little plasma pressure dependence has been found, though ξX increases with plasma pressure. At the ITER-relevant low q95 ∼ 3 in a scaled KSTAR equilibrium, such modeling predicts the upper two-row RMPs would be more favorable in suppressing the ELM-crashes than the lower counterpart.
近年のKSTARにおける共鳴磁場摂動(RMP)による周辺局在モード(ELM)制御実験では、上下ポロイダル非対称な結合依存性が強く示された。具体的には、q95 5におけるlower single null (LSN)プラズマにおいて、KSTARのITER類似3列(上部/中部/下部)の真空容器内制御コイル(IVCC)のうち下部2列(中部/下部)RMPが、上部2列(上部/中部)RMPよりもELMクラッシュの抑制に効果的であった。対照的に、q95 ∼ 4では、上部2列RMPの方が下部2列RMPよりも効果的であることが判明した。ITERベースラインシナリオはq95 ∼ 3で運転される予定であるため、このような上下ポロイダル非対称結合依存性の起源の理解、およびより低いq95におけるITER関連条件の予測は、ITERにおけるRMP ELM制御にとって極めて重要かつ大きな影響を与え得る。線形・抵抗性・単一流体MHDコードMARS-Fを用いて、上下ポロイダル非対称なRMP結合依存性の解決とモデル化を行った。具体的には、他は類似した数十の放電の中から、q95 ∼ 4で上下ポロイダル非対称挙動を示す例と、q95 ∼ 5で対称挙動を示す例という対照的な2つの代表的な放電に基づき、系統的なMARS-Fモデリングを徹底的に実施した。その結果、プラズマ応答の調査により、X点変位(ξX)が、KSTARにおけるRMP駆動ELMクラッシュ抑制における上下ポロイダル非対称結合に直接関連する指標であることが示唆された。MARS-Fモデリングにおけるエッジ安全係数の感度研究に基づくと、ξXの変化は実験で観測されたものと同じ定量的傾向を示す。しかし、ξXはプラズマ圧力とともに増加するものの、プラズマ圧力依存性はほとんど、あるいはまったく見られなかった。スケーリングされたKSTAR平衡におけるITER関連の低いq95 ∼ 3では、このようなモデリングにより、下部2列RMPよりも上部2列RMPの方がELMクラッシュ抑制に有利であると予測される。