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Decoupling of peeling and ballooning thresholds for pedestal stability and reduction in ELM frequency via enhanced turbulence with edge electron cyclotron heating in DIII-D

Santanu Banerjee, K. Barada, C. Chrystal, R. Groebner, S. Mordijck, T. Odstrčil, T. Osborne, T.L. Rhodes, F. Scotti, Z. Yan2024年8月Nuclear FusionIF 3出版社

The edge localized mode (ELM) frequency (fELM) decreased by 63% when electron cyclotron heating (ECH) deposition location is shifted from ρ = 0.4 to ρ = 0.8 in DIII-D discharges where the power ratio between neutral beam injection (NBI) and ECH (PNBI/PECH) is kept at ∼1. The performance of the pedestal in the ECH heated case is compared with a pure NBI reference discharge while keeping the total input power constant. All these discharges are performed at balanced input torque conditions. Furthermore, in the pure NBI discharge a strong decoupling of the peeling–ballooning (PB) thresholds is observed. The PB decoupling is preserved when the ECH is deposited at ρ = 0.8 and PNBI/PECH ∼ 1, while the thresholds manifest a closed stability boundary when the ECH is deposited at ρ = 0.4. The inter-ELM pedestal recovery time is considerably larger for the ECH at ρ = 0.8 case. Increased pedestal turbulence is observed in beam emission spectroscopy (BES), Doppler backscattering and magnetic diagnostics for the ECH at the ρ = 0.8 case. Strong growth of a TEM-like mode is observed in BES and the mode growth is correlated with the decrease in fELM. In view of these observations, the increased pedestal turbulence seems to be the plausible reason behind the delayed pedestal recovery following an ELM event in the ECH at ρ = 0.8 case, and the preservation of PB decoupling through temperature pedestal profile widening. TRANSP interpretative simulations show that the ECH at the ρ = 0.8 case is more susceptible to ITG/TEM turbulence.

日本語訳

周辺局在モード(ELM)周波数(fELM)は、中性粒子入射(NBI)と電子サイクロトロン加熱(ECH)のパワー比(PNBI/PECH)が約1に保たれたDIII-D放電において、ECHの堆積位置をρ = 0.4からρ = 0.8へ移動させると63%減少した。ECH加熱の場合のペデスタルの性能を、全投入電力を一定に保った純NBI参照放電と比較した。これら全放電は、バランスの取れた入力トルク条件下で実施された。さらに、純NBI放電では、ピーリング–バルーニング(PB)閾値の強いデカップリングが観測された。PBデカップリングは、ECHがρ = 0.8に堆積され、PNBI/PECH ∼ 1の場合に維持され、一方、ECHがρ = 0.4に堆積された場合には、閾値は閉じた安定境界を示す。ELM間ペデスタル回復時間は、ECHがρ = 0.8の場合にかなり長くなる。ρ = 0.8のECHの場合、ビーム放射分光(BES)、ドップラーバックスキャッタリング、および磁気診断において、ペデスタル乱流の増大が観測された。BESにおいてTEM様モードの強い成長が観測され、そのモード成長はfELMの減少と相関している。これらの観測を踏まえると、増大したペデスタル乱流は、ρ = 0.8のECHの場合におけるELM事象後のペデスタル回復遅延、および温度ペデスタルプロファイルの拡大によるPBデカップリングの維持の背後にある妥当な理由であると思われる。TRANSP解釈シミミュレーションは、ρ = 0.8のECHの場合がITG/TEM乱流に対してより感受性が高いことを示している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DEdge localized modeElectron cyclotron heatingPedestalBallooning mode

AIによる論文要約

Decoupling of peeling and ballooning thresholds for pedestal stability and reduction in ELM frequency via enhanced turbulence with edge electron cyclotron heating in DIII-D
ENThis paper is relevant for fusion researchers studying plasma stability and ELM control, as it demonstrates a novel technique to reduce ELM frequency using edge ECH.#FusionPlasmaStability #ELMControl #EdgeTurbulence #ECH

This paper shows that applying electron cyclotron heating (ECH) at the edge of the plasma can reduce the frequency of edge localized modes (ELMs) by 63%. The ECH increases turbulence, which delays the recovery of the plasma pedestal after an ELM, preserving the decoupling of the peeling-ballooning stability thresholds and reducing ELM frequency.

ペデスタルの安定性と ELM 頻度の低減: DIII-D における ECH による乱流増強の効果
JAこの論文は、核融合プラズマの閉じ込め特性や ELM 制御に興味のある研究者や学生に有用です。特に、ECH によるプラズマ乱流の制御が、ペデスタル安定性とELM 頻度に与える影響を理解したい人にお勧めです。#核融合 #プラズマ #ペデスタル #ELM #ECH #乱流

この論文は、DIII-D トカマクにおいて、ペデスタルの安定性と ELM 頻度の低減に関する研究結果を報告しています。ECH の照射位置を変えることで、ペーリング・バルーニングモードのしきい値が分離し、乱流が増大することで ELM 頻度が低減したことを示しています。これは、プラズマ性能向上に重要な知見を与えるものです。

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