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Pedestal study across a deuterium fuelling scan for high δ ELMy H-mode plasmas on JET with the carbon wall

M.J. Leyland, M.N.A. Beurskens, L. Frassinetti, T. Osborne, P.B. Snyder, C. Giroud, S. Jachmich, G. Maddison, P. Lomas, C. Perez von Thun2013年被引用 29Nuclear FusionIF 3出版社

We present the results from a new fuelling scan database consisting of 14 high triangularity (δ ∼ 0.41), type I ELMy H-mode JET plasmas. As the fuelling level is increased from low, (ΓD ∼ 0.2 × 1022 el s−1, ne,ped/nGW = 0.7), to high dosing (ΓD ∼ 2.6 × 1022 el s−1, ne,ped/nGW = 1.0) the variation in ELM behaviour is consistent with a transition from 'pure type I' to 'mixed type I/II' ELMs (Saibene et al 2002 Plasma Phys. Control. Fusion44 1769). However, the pulses in this new database are better diagnosed in comparison to previous studies and most notable have pedestal measurements provided by the JET high resolution Thomson scattering (HRTS) system. We continue by presenting, for the first time, the role of pedestal structure, as quantified by a least squares mtanh fit to the HRTS profiles, on the performance across the fuelling scan. A key result is that the pedestal width narrows and peak pressure gradient increases during the ELM cycle for low fuelling plasmas, whereas at high fuelling the pedestal width and peak pressure gradient saturates towards the latter half of the ELM cycle. An ideal MHD stability analysis shows that both low and high fuelling plasmas move from stable to unstable approaching the ideal ballooning limit of the finite peeling–ballooning stability boundary. Comparison to EPED predictions show on average good agreement with experimental measurements for both pedestal height and width however when presented as a function of pedestal density, experiment and model show opposing trends. The measured pre-ELM pressure pedestal height increases by ∼20% whereas EPED predicts a decrease of 25% from low to high fuelling. Similarly the measured pressure pedestal width widens by ∼55%, in poloidal flux space, whereas EPED predicts a decrease of 20% from low to high fuelling. We give two possible explanations for the disagreement. First, it may be that EPED under predicts the critical density, which marks the transition from kink-peeling to ballooning-limited plasmas. Second, the stronger broadening of the experimental pedestal width than predicted by EPED is an indication that other transport related processes contribute to defining the pedestal width such as enhanced inter-ELM transport as observed at high fuelling, for mixed type I/II ELMy pulses.

日本語訳

新たな燃料供給スキャンデータベースの結果を提示する。このデータベースは、高三角度(δ ∼ 0.41)のタイプI ELMy HモードJETプラズマ14個から構成される。燃料供給レベルを低(ΓD ∼ 0.2 × 10^22 el s^-1、ne,ped/nGW = 0.7)から高(ΓD ∼ 2.6 × 10^22 el s^-1、ne,ped/nGW = 1.0)へと増加させると、ELM挙動の変化は『純粋なタイプI』から『混合タイプI/II』ELMへの遷移と一致する(Saibene et al 2002 Plasma Phys. Control. Fusion44 1769)。しかしながら、この新しいデータベースのパルスは、以前の研究と比較してより良く診断されており、最も顕著な点として、JET高分解能トムソン散乱(HRTS)システムによって提供されるペデスタル測定を有する。我々は引き続き、HRTSプロファイルへの最小二乗mtanhフィッティングによって定量化されるペデスタル構造が、燃料供給スキャン全体の性能に及ぼす役割を初めて提示する。重要な結果として、低燃料供給プラズマでは、ペデスタル幅が狭くなり、ピーク圧力勾配がELMサイクル中に増加するのに対し、高燃料供給では、ペデスタル幅とピーク圧力勾配はELMサイクルの後半に向かって飽和することが挙げられる。理想MHD安定性解析により、低・高燃料供給プラズマの両方が、有限ピーリング・バルーニング安定性境界の理想バルーニング極限に近づくにつれて、安定から不安定へと移行することが示される。EPED予測との比較では、ペデスタル高さと幅の両方について実験測定と平均的に良い一致を示すが、ペデスタル密度の関数として提示すると、実験とモデルは逆の傾向を示す。測定されたELM前の圧力ペデスタル高さは約20%増加するのに対し、EPEDは低燃料供給から高燃料供給にかけて25%の減少を予測する。同様に、測定された圧力ペデスタル幅は、ポロイダル磁束空間で約55%広がるのに対し、EPEDは低燃料供給から高燃料供給にかけて20%の減少を予測する。我々は、この不一致について2つの可能な説明を与える。第一に、EPEDがキンク・ピーリングからバルーニング制限プラズマへの遷移を示す臨界密度を過小予測している可能性がある。第二に、実験的なペデスタル幅の広がりがEPEDの予測よりも強いことは、混合タイプI/II ELMyパルスの高燃料供給で観察されるような、ELM間輸送の強化など、他の輸送関連プロセスがペデスタル幅の定義に寄与していることを示している。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETEdge localized modeH-modeDeuteriumPedestalFuellingELMy H-mode
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