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Rotational shear effects on edge harmonic oscillations in DIII-D quiescent H-mode discharges

Xi Chen, K.H. Burrell, N.M. Ferraro, T.H. Osborne, M.E. Austin, A.M. Garofalo, R.J. Groebner, G.J. Kramer, N.C. Luhmann Jr, G.R. McKee2016年被引用 41Nuclear FusionIF 3出版社

In the quiescent H-mode (QH-mode) regime, edge harmonic oscillations (EHOs) play an important role in avoiding transient edge localized mode (ELM) power fluxes by providing benign and continuous edge particle transport. A detailed theoretical, experimental and modeling comparison has been made of low-n (n  ⩽  5) EHO in DIII-D QH-mode plasmas. The calculated linear eigenmode structure from the extended magentoohydrodynamics (MHD) code M3D-C1 matches closely the coherent EHO properties from external magnetics data and internal measurements using the ECE, BES, ECE-Imaging and microwave imaging reflectometer (MIR) diagnostics, as well as the kink/peeling mode properties found by the ideal MHD code ELITE. Numerical investigations indicate that the low-n EHO-like solutions from M3D-C1 are destabilized by rotation and/or rotational shear while high-n modes are stabilized. This effect is independent of the rotation direction, suggesting that EHOs can be destabilized in principle with rotation in either direction. The modeling results are consistent with observations of EHO, support the proposed theory of the EHO as a low-n kink/peeling mode destabilized by edge E  ×  B rotational shear, and improve our understanding and confidence in creating and sustaining QH-mode in present and future devices.

日本語訳

クエセントHモード(QHモード)領域において、エッジ高調波振動(EHO)は、過渡的エッジ局在モード(ELM)による熱流束を回避しつつ、連続的で穏やかなエッジ粒子輸送を提供する上で重要な役割を果たす。DIII-D QHモードプラズマにおける低トロイダルモード数(n ≤ 5)のEHOについて、詳細な理論・実験・モデリング比較が行われた。拡張磁気流体力学(MHD)コードM3D-C1による線形固有モード構造の計算結果は、外部磁気計測データおよびECE、BES、ECEイメージング、マイクロ波イメージング反射計(MIR)を用いた内部計測から得られたコヒーレントなEHO特性とよく一致し、また理想MHDコードELITEによって見出されたキンク/ピーリングモード特性とも一致する。数値計算による調査では、M3D-C1による低n EHO様解は回転および/または回転シアによって不安定化される一方、高nモードは安定化されることが示された。この効果は回転方向に依存しないことから、EHOは原理的にいずれの回転方向でも不安定化され得ることが示唆される。モデリング結果はEHOの観測結果と整合的であり、EHOがエッジE×B回転シアによって不安定化される低nキンク/ピーリングモードであるという提案理論を支持し、現在および将来の装置におけるQHモードの生成と維持に関する理解と確信を深めるものである。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DH-mode
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