In this paper, two simplified models of edge localized mode (ELM) power exhaust are developed, one based on the kinetic and the other on the fluid treatment of parallel losses. These models are found to capture many (though not all) of the salient features of kinetic simulations at substantial savings in both cost and complexity (CPU time in seconds versus days), making them ideal as real time interpretive tools or as modules in non-linear MHD, transport and/or turbulence codes. The kinetic model offers analytic expressions for the ion and electron powers deposited on the divertor, parametrized in terms of transient sheath energy transmission coefficients γi and γe, in good agreement with particle-in-cell simulations. The fluid model successfully reproduces ELM filament densities and electron energies measured at the outer poloidal limiter on JET, as well as recent measurements of ELM filament ion energies in the JET far-scrape-off layer (SOL). Taking confidence from this favourable comparison, the same model is then used to predict ion impact energies due to the incidence of Type-I ELM filaments on the ITER limiter. Although the models are applied here exclusively to ELMs, they have a potential application to other tokamak transients, such as intermittent SOL bursts and the disruption thermal quench.
本論文では、ELM（周辺局在モード）パワー排気の2つの簡略化モデルを提示する。1つは運動論的アプローチに基づき、もう1つは流体アプローチによる平行方向輸送の取り扱いに基づく。これらのモデルは、運動論的シミュレーションの主要な特徴の多く（すべてではない）を、計算コストと複雑さの大幅な削減（CPU時間が日単位から秒単位へ）で再現できることが示され、実時間解釈ツールや非線形MHD、輸送、乱流コードのモジュールとして理想的である。運動論的モデルは、ダイバータに堆積するイオンおよび電子パワーの解析的表現を提供し、過渡シースエネルギー透過係数γiおよびγeでパラメータ化され、粒子インセルシミュレーションと良好な一致を示す。流体モデルは、JETの外側ポロイダルリミッタで測定されたELMフィラメント密度と電子エネルギーを良好に再現し、またJETの遠スクレイプオフ層（SOL）におけるELMフィラメントイオンエネルギーの最近の測定結果とも一致する。この良好な一致に基づき、同モデルをITERリミッタにおけるType-I ELMフィラメントのイオン衝撃エネルギー予測に適用する。本モデルはここではELMにのみ適用されているが、間欠的SOLバーストや熱クエンチなどの他のトカマク過渡現象にも適用可能である。