As an effort to understand the H-mode property of the spherical tokamak (ST), a modeling study is presented about the pedestal stability in the very large elongation (κ) regime and how it then varies when the aspect ratio (A) decreases from a high value of the conventional tokamak. It is first shown that, when κ is very large (>2), the peeling–ballooning mode (PBM) eigenvalue spectrum has a complete shift to the n= 1 limit, where n is the toroidal mode number. This shift makes the mode sensitive to the edge safety-factor q(a), resulting in an oscillating behavior of the threshold pedestal height (Pped) when q(a) increases, as expected for the peeling-type mode. In addition, it allows the PBM to couple with the n= 1 external kink mode (EKM) when the normalized beta (βN) approaches the no or ideal wall limit. When A decreases through the major or minor radius, these mode characteristics are maintained well, while Pped has a different behavior depending on whether q(a) is fixed or varies with A. When q(a) is fixed, Pped has a non-negligible increment with decreasing A, mainly due to the increase of plasma current by enhanced toroidicity effect. Meanwhile, when q(a) varies with A, Pped has an oscillating behavior as expected for the n= 1 peeling-dominant mode. If plasma beta or βN has a large increment through the toroidal field reduction with decreasing A, a sudden drop of Pped is also shown to be possible by the excitation of the high-n ballooning-branch modes around the pedestal or the coupling to the n = 1 EKM near the no or ideal wall limit. Finally, similar to those observed in some previous analysis works, a discrepancy is found between the present modeling results based on the ideal MHD code and experimental measurements in the contemporary ST devices, and a brief discussion is given about its possible origin and relevance in future ST devices.
球状トカマク（ST）のHモード特性を理解するための取り組みとして、非常に大きな伸長度（κ）領域におけるペデスタル安定性と、アスペクト比（A）が従来型トカマクの高い値から減少するにつれてそれがどのように変化するかについてのモデリング研究を提示する。まず、κが非常に大きい（>2）場合、ピーリング–バルーニングモード（PBM）の固有値スペクトルは完全にn=1極限へシフトすることが示される。ここでnはトロイダルモード数である。このシフトにより、モードは端の安全係数q(a)に敏感になり、その結果、ピーリング型モードに期待されるように、q(a)が増加するにつれて閾値ペデスタル高さ（Pped）が振動する挙動を示す。さらに、このシフトにより、規格化ベータ（βN）が無壁または理想壁限界に近づくと、PBMはn=1外部キンクモード（EKM）と結合することが可能になる。Aが主半径または副半径を通じて減少すると、これらのモード特性は良好に維持されるが、Ppedはq(a)が固定されているか、Aとともに変化するかによって異なる挙動を示す。q(a)が固定されている場合、PpedはAの減少に伴って無視できない増加を示す。これは主に、トロイダリティ効果の増強によるプラズマ電流の増加に起因する。一方、q(a)がAとともに変化する場合、Ppedはn=1ピーリング支配モードに期待されるように振動する挙動を示す。Aの減少に伴うトロイダル磁場の低減によってプラズマベータまたはβNが大きく増加する場合、ペデスタル周辺での高nバルーニング分岐モードの励起、または無壁もしくは理想壁限界近傍でのn=1 EKMとの結合によって、Ppedが突然低下することも可能であることが示される。最後に、これまでのいくつかの解析研究で観察されたものと同様に、理想MHDコードに基づく本モデリング結果と、現代のST装置における実験測定値との間に不一致が見出され、その可能性のある起源と将来のST装置における関連性について簡単な議論が行われる。