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Interpretation of density limits and the H-mode operational diagram through similarity parameters for edge transport mechanisms

A V Chankin, G Saibene1999年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

ELMy H-modes are currently a promising scenario envisaged for the operation of a future fusion reactor. The reliable extrapolation of the present experimental data to a reactor requires a model which is capable of explaining the variety of experimental phenomena observed in high-density H-modes. This paper attempts to construct a model based on the assumption that the behaviour of high-density ELMy H-modes can be explained through the similarity of edge transport mechanisms. We have identified three dimensionless parameters as the most representative for the high-density H-mode operation: (a) F = q2R/f(s) representing the ideal ballooning limit, (b) collisionality *e = ZeffnqR/T2e which is postulated to be responsible for the transition from type I to type III edge localized modes (ELMs) and (c) the L-H transition boundary represented by FL-H = T3e/(B2LZeff/(mi)1/2). Fixing any two out of these three parameters allows one to find scalings for the main operational points in the edge ne-Te diagram and reproduce the Greenwald/Hugill dependences: e~B/qR for density limits. More detailed scalings for the type I to type III ELM transition point, which may be of particular interest for a reactor, show that the critical separatrix density should scale as ne~B/qR, where 1, >1, <1 (but being close to unity) and q is assumed to be the safety factor at 95% of the flux, q95. Good agreement is found between experimental results on JET for the density at the top of the pedestal and the scaling e~B/R3/4q5/4 for the critical separatrix density at the transition, in the conditions where the two densities are expected to be proportional to each other.

日本語訳

ELMy Hモードは、将来の核融合炉の運転において有望なシナリオとして現在考えられている。実験データを炉へ確実に外挿するには、高密度Hモードで観測される多様な実験現象を説明できるモデルが必要である。本論文は、高密度ELMy Hモードの挙動が周辺輸送機構の相似性によって説明できるという仮定に基づいてモデルを構築することを試みる。我々は、高密度Hモード運転にとって最も代表的ないくつかの無次元パラメータを同定した:(a) 理想バルーニング限界を表すF = q2R/f、(b) タイプIからタイプIIIの周辺局在モード(ELM)への遷移の原因であると仮定される衝突度 *e = ZeffnR/T2e、(c) L-H遷移境界を表すFL = T3-e/(B2Zeff/(mi)1/2)。これら3つのパラメータのうち任意の2つを固定することで、周辺ne-Teダイアグラム上の主要な運転点に対するスケーリング則を見出すことができ、密度限界に関するGreenwald/Hugill依存性 e~B/qR を再現できる。タイプIからタイプIIIへのELM遷移点に対するより詳細なスケーリング則は、炉にとって特に重要であり、臨界セパラトリクス密度が ne~B/qR に従ってスケーリングすることを示している。ここで 1、>1、<1(ただし1に近い)であり、qは磁束の95%における安全係数 q95 と仮定される。ペデスタル頂部の密度に関するJETの実験結果と、遷移における臨界セパラトリクス密度のスケーリング則 e~B/R3/4q5/4 との間には、両密度が互いに比例すると予想される条件下で良好な一致が見られる。

装置

jet低精度(概要文一致)

wiki

H-modeEdge transport
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