This paper describes a new approach for modelling the pedestal energy transport in the presence of a small radial magnetic perturbation. The cases of a ballooning instability leading to Type I edge localized modes (ELMs) and a magnetic perturbation generated by external coils are treated. The model for Type I ELMs is based on the linear ideal MHD code MISHKA coupled with the non-linear energy transport code TELM in a realistic tokamak geometry. The main mechanism of the increased transport through the external transport barrier in this model of ELMs is due to the appearance of a radial velocity and a radial magnetic field perturbation due to the MHD mode. Both lead to additional transport perpendicular to the magnetic surface and hence to a relaxation of the pressure profile in the unstable zone. The typical Type I ELM time-cycle was reproduced numerically including the destabilization of the ballooning modes leading to the fast (250 μ s) collapse of the pedestal pressure followed by the edge pressure profile re-building on a diffusive time scale. A possible mechanism for the control of Type I ELMs using a stochastic plasma boundary created by external coils is modelled in this paper using data on ELM suppression by I-coils from the DIII-D experiment. In the stochastic layer the transverse transport is effectively increased by diffusion of the magnetic field lines. The modelling results demonstrate the possibility of decreasing the edge pressure gradient to a value that is just below the ideal ballooning limit, leading to a high confinement regime without Type I ELMs.
本論文は、小さな径方向磁場摂動が存在する場合のペデスタルエネルギー輸送をモデル化するための新しいアプローチについて述べる。バルーニング不安定性がType I ELM（周辺局在モード）を引き起こす場合と、外部コイルによって生成される磁場摂動の場合を扱う。Type I ELMのモデルは、現実的なトカマク幾何学形状において、線形理想MHDコードMISHKと非線形エネルギー輸送コードTELMを結合したものに基づく。このモデルにおける外部輸送障壁を通した輸送増大の主なメカニズムは、MHDモードによる径方向速度と径方向磁場摂動の出現によるものである。両者はともに磁気面に垂直な方向の追加的な輸送をもたらし、その結果として不安定領域における圧力分布の緩和を引き起こす。典型的なType I ELMの時間サイクルは、バルーニングモードの不安定化を含めて数値的に再現され、ペデスタル圧力の急速な（250μs）崩壊と、その後の拡散時間スケールでの周辺圧力分布の再構築が示された。外部コイルによって生成されるストカスティック層を用いたType I ELMの制御の可能性についてのメカニズムは、DIII-D実験におけるIコイルによるELM抑制のデータを用いてモデル化される。ストカスティック層においては、磁力線の拡散により横断方向の輸送が効果的に増大する。モデル化の結果は、理想バルーニング限界の直下の値まで周辺圧力勾配を低減できる可能性を示しており、Type I ELMを伴わない高閉じ込め状態の実現が可能であることを実証している。