The wide-pedestal quiescent high confinement mode discovered on DIII-D in recent years is a stationary and quiescent H-mode (QH-mode) with the pedestal width exceeding EPED prediction by at least 25%. Its characteristics, such as low rotation, high energy confinement and edge localized mode-free operation, make it an attractive operation mode for future reactors. Linear and nonlinear simulations using BOUT++ reduced two fluid MHD models and awere carried out to investigate the bursty broadband turbulence often observed in the edge of wide-pedestal QH-mode plasmas. Two kinds of MHD-scale instabilities in different spatial locations within the pedestal were found in the simulations: one mild peeling–ballooning (PB) mode (γPB < 0.04ωA) located near the minimum in Er well propagating in ion diamagnetic drift direction; and one drift-Alfvén wave locates at smaller radius compared to Er well propagating in the electron diamagnetic drift direction and unstable only when the parallel electron dynamics is included in the simulation. The coupling between drift wave and shear Alfvén wave provides a possible cause of the experimentally observed local profile flattening in the upper-pedestal. The rotation direction, mode location, as well as the wavenumber of these two modes from BOUT++ simulations agree reasonably well with the experimental measurements, while the lack of quantitative agreement is likely due to the lack of trapped electron physics in current fluid model. This work presents improved physics understanding of the pedestal stability and turbulence dynamics for wide-pedestal QH-mode.
近年DIII-Dで発見されたワイドペデスタル静穏高閉じ込めモードは、ペデスタル幅がEPED予測を少なくとも25%超える定常かつ静穏なHモード(QHモード)である。その特性、例えば低回転、高エネルギー閉じ込め、エッジ局在モードフリー運転は、将来の炉にとって魅力的な運転モードとなっている。ワイドペデスタルQHモードプラズマのエッジでしばしば観測されるバースト状広帯域乱流を調査するために、BOUT++縮約二流体MHDモデルを用いた線形および非線形シミュレーションが実施された。シミュレーションでは、ペデスタル内の異なる空間位置に2種類のMHDスケール不安定性が見出された：Er井戸の最小値付近に位置し、イオン反磁性ドリフト方向に伝播する穏やかなピーリング・バルーニング(PB)モード(γPB < 0.04ωA)；およびEr井戸よりも小さい半径に位置し、電子反磁性ドリフト方向に伝播し、平行電子ダイナミクスがシミュレーションに含まれる場合にのみ不安定となるドリフト・アルフヴェン波。ドリフト波とせん断アルフヴェン波の結合は、上部ペデスタルで実験的に観測される局所プロファイル平坦化の可能性のある原因を提供する。BOUT++シミュレーションによるこれら2つのモードの回転方向、モード位置、および波数は実験測定と合理的によく一致する一方、定量的な一致の欠如は、現在の流体モデルにおける捕捉電子物理の欠如に起因する可能性が高い。本研究は、ワイドペデスタルQHモードのペデスタル安定性と乱流ダイナミクスの改善された物理的理解を提示する。