The results of recent experimental and theoretical studies concerning the effects of plasma shape and current and pressure profiles on edge instabilities in DIII-D are presented. Magnetic oscillations with toroidal mode number n ≈ 2-9 and a fast growth time γ-1 = 20-150 μs are often observed prior to the first giant type I ELM in discharges with moderate squareness. High n ideal second ballooning stability access encourages edge instabilities by facilitating the buildup of the edge pressure gradient and bootstrap current density, which destabilize the intermediate to low n modes. Analysis suggests that discharges with large edge pressure gradient and bootstrap current density are more unstable to n > 1 modes. Calculations and experimental results show that ELM amplitude and frequency can be varied by controlling access to the second ballooning stability regime at the edge through variation of the squareness of the discharge shape. A new method is proposed to control edge instabilities by reducing access to the second ballooning stability regime at the edge using high order local perturbation of the plasma shape in the outboard bad curvature region.
近年の実験および理論研究の結果について、DIII-Dにおけるプラズマ形状、電流・圧力分布がエッジ不安定性に及ぼす影響を提示する。トロイダルモード数n≈2-9、高速成長時間γ⁻¹=20-150μsを有する磁気振動は、中程度の角形度を有する放電において、最初の巨大ELMの前にしばしば観測される。高n理想第二バルーニング安定性へのアクセスは、エッジ圧力勾配とブートストラップ電流密度の蓄積を促進することによりエッジ不安定性を助長し、これらが中間から低次のモードを不安定化させる。解析によれば、大きなエッジ圧力勾配とブートストラップ電流密度を有する放電は、n>1モードに対してより不安定である。計算結果と実験結果は、放電の角形度の変化によるエッジでの第二バルーニング安定性領域へのアクセスを制御することで、ELMの振幅と周波数を変えられることを示している。外側悪曲率領域におけるプラズマ形状の高次局所摂動を用いて、エッジでの第二バルーニング安定性領域へのアクセスを低減することにより、エッジ不安定性を制御する新しい方法が提案されている。