How much of the density pedestal structure is determined by fueling versus transport is still an open question. In most current tokamaks, the scrape-off layer is not opaque enough to screen the neutrals and limit their penetration past the separatrix. As such, recycled neutrals and additional gas puffing can directly affect the pedestal structure through ionization. However, in ITER and other future burning plasma magnetic confinement devices, the ionization source will be pushed further out into the scrape-off layer. This poses the question: how much of the density pedestal structure is governed by this edge ionization source versus plasma transport effects? Theoretically, several turbulent modes have been identified which could provide a 'pinch-like' up-gradient transport mechanism. Up-gradient transport is necessary in a source-free region to obtain a peaked density profile, which is often observed in the core of tokamaks. In an opaque scrape-off layer, without the existence of such a pinch, the density pedestal structure would eventually disappear. Not only would this limit our ability to fuel a fusion reactor, it would also affect the pedestal stability. In this paper we will give an overview of the state-of-the-art on what sets the density pedestal structure based on experimental observations as well as theoretical models. We will complement these studies with new results from Alcator C-Mod and DIII-D where the opaqueness is increased to reach values similar to those in ITER.
密度ペデスタル構造が燃料供給と輸送のどちらによってどの程度決定されるかは、依然として未解決の問題である。現在のほとんどのトカマクでは、スクレイプオフ層は、中性粒子を遮蔽し、そのセパラトリックスを越える浸透を制限するほど十分に不透明ではない。そのため、リサイクル中性粒子や追加のガスパフは、電離を通じてペデスタル構造に直接影響を与え得る。しかしながら、ITERやその他の将来の燃焼プラズマ磁気閉じ込め装置では、電離源はさらに外側のスクレイプオフ層へと押し出されるであろう。このことは、密度ペデスタル構造が、この周辺電離源とプラズマ輸送効果のどちらによってどの程度支配されるのかという疑問を提起する。理論的には、「ピンチ様」の逆勾配輸送機構を提供し得るいくつかの乱流モードが特定されている。逆勾配輸送は、トカマクのコアでしばしば観測されるピーク状の密度分布を得るために、源のない領域において必要である。不透明なスクレイプオフ層では、そのようなピンチが存在しなければ、密度ペデスタル構造は最終的に消滅するであろう。これは核融合炉への燃料供給能力を制限するだけでなく、ペデスタル安定性にも影響を与えるであろう。本論文では、実験的観測と理論モデルの両方に基づいて、密度ペデスタル構造を決定するものに関する最新の知見の概要を示す。これらの研究を、不透明度がITERと同様の値に達するまで増加されたAlcator C-ModおよびDIII-Dからの新しい結果で補完する。