The operational space and global performance of plasmas with edge-localized modes (ELMs) suppressed by resonant magnetic perturbations (RMPs) are surveyed by comparing AUG, DIII-D, EAST, and KSTAR stationary operating points. RMP-ELM suppression is achieved over a range of plasma currents, toroidal fields, and RMP toroidal mode numbers. Consistent operational windows in edge safety factor are found across devices, while windows in plasma shaping parameters are distinct. Accessed pedestal parameters reveal a quantitatively similar pedestal-top density limit for RMP-ELM suppression in all devices of just over m−3. This is surprising given the wide variance of many engineering parameters and edge collisionalities, and poses a challenge to extrapolation of the regime. Wide ranges in input power, confinement time, and stored energy are observed, with the achieved triple product found to scale like the product of current, field, and radius. Observed energy confinement scaling with engineering parameters for RMP-ELM suppressed plasmas are presented and compared with expectations from established H and L-mode scalings, including treatment of uncertainty analysis. Different scaling exponents for individual engineering parameters are found as compared to the established scalings. However, extrapolation to next-step tokamaks ITER and SPARC find overall consistency within uncertainties with the established scalings, finding no obvious performance penalty when extrapolating from the assembled multi-device RMP-ELM suppressed database. Overall this work identifies common physics for RMP-ELM suppression and highlights the need to pursue this no-ELM regime at higher magnetic field and different plasma physical size.
RMPによって抑制された周辺局在モード(ELM)を伴うプラズマの運転空間と全体性能は、AUG、DIII-D、EAST、およびKSTARの定常運転点を比較することによって調査される。RMP-ELM抑制は、プラズマ電流、トロイダル磁場、RMPトロイダルモード数の範囲にわたって達成される。エッジ安全係数の一貫した運転ウィンドウが装置間で見出される一方、プラズマ形状パラメータのウィンドウは異なる。到達されたペデスタルパラメータは、全装置におけるRMP-ELM抑制のためのペデスタル頂部密度限界がわずかに m−3 を超えるという定量的に類似した値を明らかにする。これは、多くの工学パラメータと周辺衝突度の大きなばらつきを考えると驚くべきことであり、この領域の外挿に課題を提起する。入力パワー、閉じ込め時間、蓄積エネルギーの広い範囲が観測され、達成されたトリプル積は電流、磁場、半径の積のようにスケーリングすることが見出された。RMP-ELM抑制プラズマの工学パラメータに対する観測されたエネルギー閉じ込めスケーリングが提示され、不確実性解析の扱いを含む確立されたHモードおよびLモードスケーリングからの予想と比較される。個々の工学パラメータについて、確立されたスケーリングと比較して異なるスケーリング指数が見出される。しかしながら、次段階トカマクであるITERとSPARCへの外挿では、不確実性の範囲内で確立されたスケーリングとの全体的な整合性が見出され、収集された複数装置のRMP-ELM抑制データベースから外挿する際に明らかな性能ペナルティは見られない。全体的に、この研究はRMP-ELM抑制の共通物理を特定し、より高い磁場と異なるプラズマ物理サイズでこの無ELM領域を追求する必要性を強調する。