The I-mode is a promising tokamak operational regime characterized by a high energy confinement and the absence of type-I edge localized modes (ELMs). However, I-mode plasmas occasionally exhibit small ELM-like events known as pedestal relaxation events (PREs), transiently elevating the heat flux on the divertor targets. These PREs have been observed on ASDEX Upgrade (AUG) and Alcator C-Mod. In this work, BOUT++ simulation using the AUG experimental equilibrium and profiles are conducted. The three-field simulation yields a stable outcome, indicating that the PRE profile is peeling and ballooning (P-B) mode stable. In the six-field nonlinear simulations, an I-mode PRE was successfully reproduced in both a qualitative and near-quantitative sense, with PRE characteristics, including time scales, weakly coherent mode (WCM) frequency, and four eigenfrequencies of precursor oscillations (75, 50, 35 and 16 kHz), all exhibiting excellent agreement with experimental observations. Based on the dominant toroidal mode numbers, the entire evolution can be divided into three phases. The first phase is dominated by drift-wave, exhibiting clear WCM characteristics. During the second phase, when the collapse begins to develop, cross-phase analysis reveals a value close to between the potential and electron temperature perturbations, indicating that the interchange mode acts as the direct trigger of the PRE. Further analysis of turbulence and transport confirms that the triggering region is located within the area of WCM turbulence. This work proposes a physical picture of the PRE in which drift-wave turbulence evolves into interchange modes, ultimately leading to a pedestal collapse.
Iモードは、高いエネルギー閉じ込めとタイプI周辺局在モード(ELM)が存在しないことを特徴とする有望なトカマク運転領域である。しかしながら、Iモードプラズマは、ペデスタル緩和事象(PRE)として知られる小さなELM類似イベントを時折示し、ダイバータ標的への熱流束を一時的に上昇させる。これらのPREはASDEX Upgrade(AUG)およびAlcator C-Modにおいて観測されている。本研究では、AUGの実験的平衡およびプロファイルを用いたBOUT++シミュレーションを実施した。3場シミュレーションは安定な結果を与え、PREプロファイルがピーリング・バルーニング(P-B)モードに対して安定であることを示した。6場非線形シミュレーションでは、IモードPREが定性的かつ準定量的に再現され、時間スケール、弱コヒーレントモード(WCM)周波数、および前駆振動の4つの固有周波数(75, 50, 35, 16 kHz)を含むPRE特性は、すべて実験観測と非常によく一致した。支配的なトロイダルモード数に基づき、全進化は3つの相に分けられる。第1相はドリフト波が支配的であり、明確なWCM特性を示す。第2相では、崩壊が発生し始めると、クロスフェーズ解析により、電位摂動と電子温度摂動の間で に近い値が明らかになり、インターチェンジモードがPREの直接の引き金として作用することが示される。乱流と輸送のさらなる解析により、引き金領域がWCM乱流の領域内に位置することが確認される。本研究は、ドリフト波乱流がインターチェンジモードへと進化し、最終的にペデスタル崩壊を引き起こすというPREの物理的描像を提案する。