A new model of the L–H transition in tokamaks is proposed, based on the criterion that the transition occurs when plasma turbulence and shear Alfvén waves compete in the vicinity of the last-closed flux surface. The model is used to predict the scaling of the H-mode access power, PL–H, with magnetic and plasma variables. The predictions are in good agreement with the experimental scaling of PL–H with plasma size, density, magnetic field and edge safety factor (plasma current). They are also qualitatively consistent with the dependence of PL–H on ion mass and charge, limiter versus divertor plasmas, single versus double null configurations, the divertor leg length and H–L versus L–H hysteresis. Most notably, the model explains the appearance of the minimum in PL–H with plasma density (in terms of the transition between sheath limited and conduction limited scrape-off layer (SOL) transport) and correctly predicts the scaling of the density minimum with magnetic field and Greenwald number. Finally, the effect of toroidal field reversal is included by making the normalized correlation length of the eddy and maximum safety factor in the edge-SOL layer functions of B × ∇B direction.
トカマクにおけるL-H遷移の新しいモデルを提案する。このモデルは、最後の閉じた磁気面の近傍でプラズマ乱流とシア・アルヴェン波が競合するときに遷移が生じるという基準に基づいている。このモデルを用いて、Hモード到達パワーPL–Hの磁気およびプラズマ変数に対するスケーリングを予測する。予測結果は、プラズマサイズ、密度、磁場、およびエッジ安全係数(プラズマ電流)に対するPL–Hの実験的スケーリングとよく一致する。また、イオン質量および電荷に対するPL–Hの依存性、リミター配位とダイバータ配位の比較、単一ヌル配位と二重ヌル配位の比較、ダイバータ脚長、ならびにH→L遷移とL→H遷移のヒステリシスに関しても、定性的に一致する。最も重要な点として、このモデルは、プラズマ密度に対するPL–Hの極小値の出現を(シース制限と伝導制限のスクレイプオフ層(SOL)輸送の間の遷移という観点から)説明し、密度極小値の磁場およびグリーンワルド数に対するスケーリングを正しく予測する。最後に、トロイダル磁場反転の効果は、エッジ-SOL層における渦の正規化相関長と最大安全係数をB×∇B方向の関数とすることによって組み込まれる。