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The effect of plasma shape and neutral beam mix on the rotation threshold for RMP-ELM suppression

C. Paz-Soldan, R. Nazikian, L. Cui, B.C. Lyons, D.M. Orlov, A. Kirk, N.C. Logan, T.H. Osborne, W. Suttrop, D.B. Weisberg2019年被引用 44Nuclear FusionIF 3出版社

Varying the neutral beam injection (NBI) mix reveals a clear pedestal-top rotation threshold for edge localized mode (ELM) suppression by resonant magnetic perturbations (RMPs). Guided by expectations for the RMP penetration mechanism, the rotation threshold is found to correspond to a critical radius for the rotation zero-crossing. No such critical radius is observed for the electron perpendicular rotation zero-crossing. Varying the amount and ratio of power in different NBI source geometries (termed the NBI mix) also reveals that the rotation threshold can be crossed at widely varying total injected NBI torques. Computing the local torque density at the edge, the rotation threshold is found to be crossed when the local edge NBI torque is negative in nearly all discharges. Reducing the upper triangularity from the ITER-similar value of 0.3 to 0.1 significantly reduces the pedestal height and width. This in turn: (1) increases the rotation threshold and yields a more outward critical rotation zero-crossing location, (2) decreases the density threshold, consistent with a comparable collisionality range at lower pedestal temperatures, and (3) increases the input torque requirement due to observed lower confinement and smaller intrinsic torque. These findings represent an important step along the road to predicting ELM suppression access conditions in future tokamaks such as ITER, where the toroidal rotation is expected to be low and consequently the rotation zero-crossing is far from the pedestal top.

日本語訳

中性粒子ビーム入射(NBI)の混合比を変えると、共鳴磁場摂動(RMP)による周辺局在モード(ELM)抑制に対する明確なペデスタル頂部回転閾値が明らかになる。RMPの侵入機構に関する予想に基づき、回転閾値は回転ゼロ交差の臨界半径に対応することが見出された。電子の垂直回転ゼロ交差については、そのような臨界半径は観測されない。異なるNBI源形状(NBI混合比と呼ばれる)におけるパワーの量と比を変えることにより、回転閾値が広く変化する全注入NBIトルクで横切られ得ることも明らかになる。周辺部の局所トルク密度を計算すると、ほぼ全ての放電において、局所的な周辺NBIトルクが負のときに回転閾値が横切られることが見出された。上部三角変形度をITER類似値の0.3から0.1に低減すると、ペデスタルの高さと幅が大幅に減少する。これは次に、(1) 回転閾値を増加させ、より外側の臨界回転ゼロ交差位置をもたらし、(2) 密度閾値を減少させ、これはより低いペデスタル温度での同等の衝突度範囲と整合し、(3) 観測された低い閉じ込めとより小さい固有トルクにより、入力トルク要件を増加させる。これらの発見は、トロイダル回転が低く、その結果として回転ゼロ交差がペデスタル頂部から遠いことが予想されるITERのような将来のトカマクにおけるELM抑制アクセス条件の予測への道のりにおける重要な一歩である。

装置

iter中精度(概要文一致)

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Edge localized modeNeutral beamResonant magnetic perturbation
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