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Three dimensional boundary displacement due to stable ideal kink modes excited by external n = 2 magnetic perturbations

M. Willensdorfer, E. Strumberger, W. Suttrop, M. Dunne, R. Fischer, G. Birkenmeier, D. Brida, M. Cavedon, S.S. Denk, V. Igochine2017年被引用 21Nuclear FusionIF 3出版社

In low-collisionality scenarios exhibiting mitigation of edge localized mode (ELMs), stable ideal kink modes at the edge are excited by externally applied magnetic perturbation (MP)-fields. In ASDEX Upgrade these modes can cause three-dimensional (3D) boundary displacements up to the centimeter range. These displacements have been measured using toroidally localized high resolution diagnostics and rigidly rotating MP-fields with various applied poloidal mode spectra. These measurements are compared to non-linear 3D ideal magnetohydrodynamics (MHD) equilibria calculated by VMEC. Comprehensive comparisons have been conducted, which consider for instance plasma movements due to the position control system, attenuation due to internal conductors and changes in the edge pressure profiles.VMEC accurately reproduces the amplitude of the displacement and its dependencies on the applied poloidal mode spectra. Quantitative agreement is found around the low field side (LFS) midplane. The response at the plasma top is qualitatively compared. The measured and predicted displacements at the plasma top maximize when the applied spectra is optimized for ELM-mitigation. The predictions from the vacuum modeling generally fails to describe the displacement at the LFS midplane as well as at the plasma top. When the applied mode spectra is set to maximize the displacement, VMEC and the measurements clearly surpass the predictions from the vacuum modeling by a factor of four. Minor disagreements between VMEC and the measurements are discussed. This study underlines the importance of the stable ideal kink modes at the edge for the 3D boundary displacement in scenarios relevant for ELM-mitigation.

日本語訳

低衝突度シナリオにおいて、周辺局在モード(ELM)の緩和を示す場合、外部から印加された磁場摂動(MP)場によって、周辺部の安定なキンクモードが励起される。ASDEX Upgradeでは、これらのモードはセンチメートル規模の3次元(3D)境界変位を引き起こす可能性がある。これらの変位は、トロイダル方向に局在した高分解能診断装置と、様々なポロイダルモードスペクトルを持つ剛体回転MP場を用いて測定されてきた。これらの測定結果は、VMECによって計算された非線形3次元理想磁気流体力学(MHD)平衡と比較される。包括的な比較が実施されており、例えば、位置制御システムによるプラズマの動き、内部導体による減衰、周辺圧力プロファイルの変化などが考慮されている。VMECは、変位の振幅と、印加されたポロイダルモードスペクトルへのその依存性を正確に再現する。低磁場側(LFS)赤道面付近では定量的な一致が見られる。プラズマ上部での応答は定性的に比較される。プラズマ上部での測定および予測された変位は、ELM緩和用に最適化されたスペクトルが印加されたときに最大となる。真空モデリングによる予測は、一般にLFS赤道面およびプラズマ上部での変位を記述できない。印加モードスペクトルが変位を最大化するように設定された場合、VMECと測定結果は、真空モデリングによる予測を4倍上回る。VMECと測定結果の間のわずかな不一致について議論する。本研究は、ELM緩和に関連するシナリオにおける3D境界変位に対する周辺部の安定なキンクモードの重要性を強調するものである。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)

wiki

Magnetic perturbationKink mode
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