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Access to pedestal pressure relevant to burning plasmas on the high magnetic field tokamak Alcator C-Mod

J.W. Hughes, P.B. Snyder, M.L. Reinke, B. LaBombard, S. Mordijck, S. Scott, E. Tolman, S.G. Baek, T. Golfinopoulos, R.S. Granetz2018年被引用 34Nuclear FusionIF 3出版社

Experiments on the Alcator C-Mod tokamak have utilized reactor-relevant magnetic fields to sustain substantially higher pedestal pressure than in other devices and allow close approach to the ITER H-mode baseline target pedestal pressure of 90 kPa. The EPED model, which couples the physics of transport driven by kinetic ballooning modes and MHD instabilities arising from peeling-ballooning modes, predicts the pressure profile at the onset of edge-localized modes (ELMs), and yields to lowest order a critical-βN like behavior for the pedestal: ( for fixed edge q). C-Mod routinely accesses edge plasma pressure in excess of 30 kPa, often by using a high-density () approach to high confinement, taking advantage of a regime known as enhanced D-alpha (EDA) H-mode. In the EDA H-mode, plasma transport regulates both the pedestal profiles and the core impurity content, thus holding the pedestal stationary at just below the peeling-ballooning stability boundary. This stationary ELM-suppressed regime has approached the maximum pedestal predicted by EPED at these densities: 60 kPa. This in turn gives rise to volume-averaged core plasma pressure in excess of 0.2 MPa, a world record value for a magnetic fusion device. Another approach to achieving high pressure utilizes a pedestal limited by current-driven modes at low collisionality, in which pressure increases with density and which allows access to a higher EPED solution, termed 'super-H'. C-Mod experiments at reduced density () and strong plasma shaping () accessed this regime, producing pedestals with pressures up to 80 kPa (approximately 90% of the ITER target) and temperatures of nearly 2 keV. In a number of these hot H-modes, we observe strong edge instabilities at low toroidal mode number (n  =  1) when pedestal pressure approaches predicted values from EPED, showing that current-driven MHD modes can serve as a limit on the pedestal in a metal-walled tokamak at high pressure and low collisionality.

日本語訳

アルカトルC-Modトカマクにおける実験では、炉心関連の磁場を利用して、他の装置よりも大幅に高いペデスタル圧力を維持し、ITER Hモードのベースライン目標ペデスタル圧力90 kPaに接近することが可能となった。運動論的バルーニングモードによって駆動される輸送と、ピーリング・バルーニングモードから生じるMHD不安定性の物理を結合するEPEDモデルは、周辺局在モード(ELM)の発生開始時における圧力分布を予測し、最低次のオーダーとしてペデスタルに対する臨界βN的な振る舞いを与える:(固定された端部qに対して)。C-Modは、高密度()による高閉じ込めへのアプローチを用いて、強化Dα(EDA)Hモードとして知られる領域を活用し、30 kPaを超える周辺プラズマ圧力に日常的に到達している。EDA Hモードでは、プラズマ輸送がペデスタル分布とコア不純物含有量の両方を調整し、ペデスタルをピーリング・バルーニング安定性境界の直下に定常的に保持する。この定常的なELM抑制領域は、これらの密度においてEPEDが予測する最大ペデスタルに近づいた:60 kPa。これはさらに、体積平均コアプラズマ圧力が0.2 MPaを超えることにつながり、これは磁気核融合装置としての世界記録値である。高圧力を達成する別のアプローチは、低衝突度における電流駆動モードによって制限されるペデスタルを利用するものであり、圧力が密度とともに増加し、『スーパーH』と呼ばれるより高いEPED解へのアクセスを可能にする。C-Modの低密度()および強いプラズマ成形()での実験はこの領域に到達し、最大80 kPa(ITER目標の約90%)の圧力とほぼ2 keVの温度を持つペデスタルを生成した。これらの高温Hモードの多くでは、ペデスタル圧力がEPEDの予測値に近づくと、低トロイダルモード数(n = 1)の強い周辺不安定性を観測した。これは、電流駆動MHDモードが、高圧力かつ低衝突度の金属壁トカマクにおいてペデスタルの限界として機能し得ることを示している。

装置

alcator-c-mod高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

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PedestalAlcatorC-ModBurning plasma
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