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Developing a physics understanding of the quasi-continuous exhaust regime: pedestal profile and ballooning stability analysis

L. Radovanovic, M. Dunne, E. Wolfrum, G. Harrer, M. Faitsch, R. Fischer, F. Aumayr, the ASDEX Upgrade Team, the EUROfusion MST1 Team2022年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

It has been experimentally observed that at ASDEX Upgrade (AUG) plasmas at relatively high shaping, an increase of gas fuelling corresponds to an increase of the frequency and intensity of the type-I edge localised modes (ELMs). At high enough fuelling, the plasma enters the quasi continuous exhaust (QCE) regime. We have performed ideal ballooning n → ∞ stability analysis on four AUG discharges, comparing the type-I ELM dominated phases, with the phases that are in the QCE regime. The results of this study show that as the gas puff increases, the plasma gets more ballooning unstable in the pedestal region, especially very close to the separatrix, at the pedestal bottom. On the contrary, in the middle of the pedestal, the discharges are more ballooning stable. Here the locally negative magnetic shear has a stabilising effect on ballooning modes, allowing access to the second stability region. Our analysis of the ballooning stability and the confinement factor H98 suggest that with optimisation of the pedestal shape, good confinement without type-I ELMs can be achieved. Necessary ingredients are that the region of the highest pressure gradient is not ideal ballooning limited, while the pedestal bottom is ballooning unstable. Ideal stability analysis of 36 simulated ITER profiles shows that, similarly to the experimental cases from AUG, a high pedestal top pressure can be maintained concomitant with a ballooning instability at the pedestal bottom, making QCE a promising scenario.

日本語訳

ASDEX Upgrade(AUG)において、高い形状のプラズマでは、ガス入射の増加が第一種エッジ局在モード(ELM)の周波数と強度の増加に対応することが実験的に観測されている。十分に高いガス入射では、プラズマは準連続排気(QCE)領域に入る。我々は、4つのAUG放電に対して理想バルーニングn→∞安定性解析を実施し、第一種ELMが支配的な位相とQCE領域にある位相を比較した。本研究の結果は、ガス入射が増加するにつれて、プラズマはペデスタル領域、特にセパラトリックスに非常に近いペデスタル底部において、よりバルーニング不安定になることを示している。対照的に、ペデスタル中央部では、放電はよりバルーニング安定である。ここでは、局所的な負の磁気シアがバルーニングモードに対して安定化効果を持ち、第二安定領域へのアクセスを可能にしている。バルーニング安定性と閉じ込め係数H98の解析から、ペデスタル形状の最適化により、第一種ELMを伴わない優れた閉じ込めが達成可能であることが示唆される。必要な条件は、最大圧力勾配領域が理想バルーニング限界にないこと、一方でペデスタル底部がバルーニング不安定であることである。36のシミュレーションされたITERプロファイルに対する理想安定性解析は、AUGの実験ケースと同様に、ペデスタル底部でのバルーニング不安定性と両立しつつ高いペデスタル頂部圧力が維持可能であり、QCEシナリオが有望であることを示している。

装置

asdex-upgrade低精度(概要文一致)iter低精度(概要文一致)

wiki

PedestalBallooning mode
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