The nature of the multi-modal n = 2 plasma response and its impact on global confinement is studied as a function of the axisymmetric equilibrium pressure, edge safety factor, collisionality, and L-versus H-mode conditions. Varying the relative phase () between upper and lower in-vessel coils demonstrates that different n = 2 poloidal spectra preferentially excite different plasma responses. These different plasma response modes are preferentially detected on the tokamak high-field side (HFS) or low-field side (LFS) midplanes, have different radial extents, couple differently to the resonant surfaces, and have variable impacts on edge stability and global confinement. In all equilibrium conditions studied, the observed confinement degradation shares the same dependence as the coupling to the resonant surfaces given by both ideal (IPEC) and resistive (MARS-F) MHD computation. Varying the edge safety factor shifts the equilibrium field-line pitch and thus the dependence of both the global confinement and the n = 2 magnetic response. As edge safety factor is varied, modeling finds that the HFS response (but not the LFS response), the resonant surface coupling, and the edge displacements near the X-point all share the same dependence. The LFS response magnitude is strongly sensitive to the core pressure and is insensitive to the collisionality and edge safety factor. This indicates that the LFS measurements are primarily sensitive to a pressure-driven kink-ballooning mode that couples to the core plasma. MHD modeling accurately reproduces these (and indeed all) LFS experimental trends and supports this interpretation. In contrast to the LFS, the HFS magnetic response and correlated global confinement impact is unchanged with plasma pressure, but is strongly reduced in high collisionality conditions in both H- and L-mode. This experimentally suggests the bootstrap current drives the HFS response through the kink-peeling mode drive, though surprisingly weak or no dependence on the bootstrap current is seen in modeling. Instead, modeling is revealed to be very sensitive to the details of the edge current profile and equilibrium truncation. Holding truncation fixed, most HFS experimental trends are not captured, thus demonstrating a stark contrast between the robustness of the HFS experimental results and the sensitivity of its computation.
多モードn=2プラズマ応答の性質と、その全体閉じ込めへの影響を、軸対称平衡圧力、エッジ安全係数、衝突頻度、およびLモード対Hモード条件の関数として研究した。上部および下部の容器内コイル間の相対位相()を変化させることにより、異なるn=2ポロイダルスペクトルが異なるプラズマ応答を優先的に励起することが実証された。これらの異なるプラズマ応答モードは、トカマクの高磁場側(HFS)または低磁場側(LFS)中間面で優先的に検出され、異なる半径方向の広がりを持ち、共鳴面への結合の仕方が異なり、エッジ安定性と全体閉じ込めに異なる影響を及ぼす。研究したすべての平衡条件において、観測された閉じ込め劣化は、理想(MHD)計算と抵抗性(MHD)計算の両方によって与えられる共鳴面への結合と同じ依存性を示す。エッジ安全係数を変化させると、平衡の磁力線ピッチがシフトし、それによって全体閉じ込めとn=2磁気応答の両方の依存性が変化する。エッジ安全係数を変化させると、モデリングにより、HFS応答(LFS応答ではない)、共鳴面への結合、およびX点近傍のエッジ変位がすべて同じ依存性を共有することが見出される。LFS応答の大きさはコア圧力に強く敏感であり、衝突頻度とエッジ安全係数には鈍感である。これは、LFS測定が主にコアプラズマに結合する圧力駆動キンク・バルーニングモードに敏感であることを示している。MHDモデリングはこれらの(そして実際にすべての)LFS実験傾向を正確に再現し、この解釈を支持する。LFSとは対照的に、HFS磁気応答およびそれと相関する全体閉じ込めへの影響は、プラズマ圧力に対して不変であるが、高衝突頻度条件ではLモードとHモードの両方で強く減少する。これは実験的に、HFS応答がキンク・ピーリングモードを介してブートストラップ電流によって駆動されることを示唆しているが、モデリングではブートストラップ電流への依存性は驚くほど弱いか、あるいは見られない。その代わりに、モデリングはエッジ電流分布と平衡打ち切りの詳細に非常に敏感であることが明らかになった。打ち切りを固定した場合、ほとんどのHFS実験傾向は再現されず、それによってHFS実験結果の頑健性とその計算の敏感性との間の顕著な対比が実証される。