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The physics of ballooning-limited ELM-free regimes in EUROfusion tokamaks

M.G. Dunne, M. Faitsch, O. Sauter, E. Viezzer, B. Labit, A. Kappatou, D. Keeling, B. Vanovac, I. Balboa, P. Bilkova2026年10月Nuclear FusionIF 3出版社

The development of operational scenarios without large Type-I ELMs is of utmost importance for the stable operation and longevity of future tokamaks. The EUROfusion tokamak exploitation program has therefore made the understanding of ELM-free regimes a major topic of exploration across all its contributing devices (ASDEX Upgrade, JET, MAST-Upgrade, TCV, and WEST). An integrated program to investigate a range of Type-I ELM-free regimes has been developed covering the enhanced D-alpha (EDA), magnetic perturbations (MP), negative triangularity (NT), quasi-continuous exhaust (QCE), quiescent H-mode (QH), the baseline small ELMs (SE), I-mode, and X-point radiator (XPR) regimes. This contribution focuses on the development and understanding of the NT and QCE regimes on ASDEX Upgrade, JET, and TCV. The importance of transport via ballooning modes in both regimes is highlighted, as well as the progress in developing access models based on ideal-MHD. In the case of the QCE, this can also be expressed as a minimum separatrix density, which corresponds well to experimentally measured separatrix densities. Particular focus is paid to the performance of the QCE in terms of the achieved pedestal top values, which, when appropriately normalised, do not differ significantly from ELMy H-mode plasmas. This, combined with the predicted minimum separatrix density for the 15 MA ITER baseline plasma, highlight the relevance of the QCE as a potential operational scenario for both ITER and future reactors.

日本語訳

大型のType-I ELMを伴わない運転シナリオの開発は、将来のトカマクの安定運転と寿命にとって極めて重要である。そのため、EUROfusionトカマク活用プログラムは、ELMフリー領域の理解を、そのすべての参加装置(ASDEX Upgrade、JET、MAST-Upgrade、TCV、WEST)にわたる主要な探求テーマとして位置づけている。一連のType-I ELMフリー領域を調査するための統合プログラムが開発され、enhanced D-alpha(EDA)、磁気摂動(MP)、負三角形度(NT)、準連続排気(QCE)、静穏Hモード(QH)、ベースライン小ELM(SE)、Iモード、X点放射体(XPR)領域を網羅している。本稿は、ASDEX Upgrade、JET、TCVにおけるNTおよびQCE領域の開発と理解に焦点を当てる。両領域におけるバルーニングモードを介した輸送の重要性が強調されるとともに、理想MHDに基づくアクセスモデル開発の進展も示される。QCEの場合、これは最小セパラトリクス密度として表現することもでき、実験的に測定されたセパラトリクス密度とよく一致する。特に、達成されたペデスタル頂上値の観点から見たQCEの性能に焦点が当てられており、適切に規格化された場合、ELMy Hモードプラズマと有意な差はない。これと、15 MA ITERベースラインプラズマに対する予測最小セパラトリクス密度とを組み合わせることで、QCEがITERおよび将来の炉の両方にとって潜在的な運転シナリオとして重要であることが強調される。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)iter中精度(概要文一致)jet中精度(概要文一致)mast中精度(概要文一致)

wiki

Edge localized modeBallooning modeEdge localized mode-free

AIによる論文要約

EUROfusionトカマクにおけるバルーニング限界型ELMフリー領域の物理
JA核融合・トカマク研究者、特にELM抑制、周辺輸送、運転シナリオを学ぶ学生・若手研究者。NTやQCEの物理とITERへの適用可能性を知りたい読者。#核融合 #トカマク #ELMフリー #QCE #負三角変形
LLM向け: {"Title": "バルーニング限界型ELMフリー領域の物理", "Authors": "記載なし", "Research Objective": "Type…

大型Type-I ELMを避ける運転シナリオは、将来のトカマクの安定運転と寿命にとって重要です。本論文はEUROfusionの複数装置で進むELMフリー領域研究のうち、ASDEX Upgrade、JET、TCVにおける負三角変形(NT)と準連続排気(QCE)に注目します。両領域でバルーニングモードによる輸送が重要であること、理想MHDに基づくアクセスモデルの進展を示します。QCEでは最小セパラトリクス密度として表され、実験値とよく対応します。QCEのペデスタル上部性能は適切に規格化するとELMy Hモードと大きく変わらず、ITER 15 MA基準プラズマでも実行可能な運転シナリオとして有望です。

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