We have made two significant discoveries in our recent studies of quiescent H-mode (QH-mode) plasmas in DIII-D. First, we have found that we can control the edge pedestal density and pressure by altering the edge particle transport through changes in the edge toroidal rotation. This allows us to adjust the edge operating point to be close to, but below the ELM stability boundary, maintaining the ELM-free state while allowing up to a factor of two increase in edge pressure. The ELM boundary is significantly higher in more strongly shaped plasmas, which broadens the operating space available for QH-mode and leads to improved core performance. Second, for the first time on any tokamak, we have created QH-mode plasmas with strong edge co-rotation; previous QH-modes in all tokamaks had edge counter-rotation. This result demonstrates that counter-NBI and edge-counter rotation are not essential conditions for QH-mode. Both these investigations benefited from the edge stability predictions based on peeling–ballooning mode theory. The broadening of the ELM-stable region with plasma shaping is predicted by that theory. The theory has also been extended to provide a model for the edge harmonic oscillation that enhances edge transport in the QH-mode. Many of the features of that theory agree with the experimental results reported either previously or in this paper. One notable example is the prediction that co-rotating QH-mode is possible provided sufficient shear in the edge rotation can be created.
我々は、DIII-DにおけるクエンチHモード（QHモード）プラズマの最近の研究において、2つの重要な発見をした。第一に、エッジのトロイダル回転の変化を通じてエッジ粒子輸送を変えることにより、エッジペデスタル密度と圧力を制御できることを見出した。これにより、エッジ動作点をELM安定性境界に近接させつつもその下方に調整することが可能となり、ELMフリー状態を維持しながらエッジ圧力を最大2倍まで増加させることができる。ELM境界は、より強く整形されたプラズマにおいて有意に高く、これによりQHモードで利用可能な動作領域が拡大し、コア性能の向上がもたらされる。第二に、あらゆるトカマクにおいて初めて、強いエッジ共回転を有するQHモードプラズマを生成した。従来のQHモードは、すべてのトカマクにおいてエッジ逆回転を有していた。この結果は、反共回転NBIとエッジ逆回転がQHモードの必須条件ではないことを実証している。これら両方の研究は、ピーリング・バルーニングモード理論に基づくエッジ安定性予測から恩恵を受けた。プラズマ整形によるELM安定領域の拡大は、その理論によって予測されるものである。また、この理論は、QHモードにおいてエッジ輸送を増強するエッジ高調波振動のモデルを提供するように拡張されている。その理論の特徴の多くは、本論文またはそれ以前に報告された実験結果と一致している。顕著な例として、エッジ回転に十分なシアを生成できるならば、共回転QHモードが可能であるという予測が挙げられる。