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H-mode pedestal characteristics and MHD stability of the edge plasma in Alcator C-Mod

D A Mossessian, P B Snyder, M Greenwald, J W Hughes, Y Lin, A Mazurenko, S Medvedev, H R Wilson, S Wolfe2002年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Under most operational conditions of Alcator C-Mod, the dominant type of H-mode is the steady state enhanced Dα (EDA) mode, characterized by good energy confinement, continuously degraded impurity confinement and absence of regular edge localized modes (ELMs). In this regime, a quasicoherent (QC) electromagnetic mode (kθ~5 cm-1, f~100 kHz) is observed, localized in the region of the density pedestal. Experimental evidence suggests that the mode is responsible for enhancement of particle transport. It is shown experimentally that the QC mode can exist in a well defined region in edge temperature-safety factor space, favouring high edge q values (q95⩾3.5) and requiring moderate pedestal temperature Teped ⩽ Tc (Tc~400 eV). As edge temperature and pressure gradient increase, the QC mode is replaced by broadband low frequency fluctuations (f<50 kHz). Small grassy ELMs are observed in these discharges. Analysis of ideal ballooning stability of the C-Mod edge shows that the edge pressure gradient is not limited by infinite n ideal ballooning mode if edge bootstrap current, even reduced by high edge collisionality, is taken into account. Linear stability analysis of coupled ideal peeling/ballooning medium n modes, driven by combination of edge pressure and current gradients, shows that the modes become marginally unstable at C-Mod edge in the range of pressure gradients where the grassy ELMs are observed (∇P⩾1.2×107 Pa Wb-1 rad). This result is consistent with a model of the ELMs as intermediate n peeling/ballooning modes. On the other hand, demonstrated stability of the ideal modes in EDA regime, together with the fact that low Teped is required for its existence, supports theoretical models showing resistive character of the QC mode.

日本語訳

Alcator C-Modのほとんどの運転条件下において、Hモードの支配的なタイプは定常状態の enhanced Dα(EDA)モードであり、これは良好なエネルギー閉じ込め、継続的な不純物閉じ込めの劣化、および規則的なエッジ局在モード(ELM)の非存在を特徴とする。この領域では、準コヒーレント(QC)電磁モード(kθ〜5 cm⁻¹、f〜100 kHz)が観測され、密度ペデスタルの領域に局在している。実験的証拠は、このモードが粒子輸送の増大に寄与していることを示唆している。QCモードは、エッジ温度-安全係数空間において明確に定義された領域に存在し得ることが実験的に示されており、高いエッジq値(q95≧3.5)を好み、適度なペデスタル温度Teped ≦ Tc(Tc〜100 eV)を必要とする。エッジ温度と圧力勾配が増大すると、QCモードは広帯域の低周波数変動(f < 50 kHz)に置き換わる。これらの放電では、小さな grassy ELM が観測される。C-Modエッジの理想バルーニング安定性の解析により、エッジ圧力勾配は、エッジのブートストラップ電流を考慮に入れた場合、たとえ高衝突度によって低減されても、無限大nの理想バルーニングモードによって制限されないことが示される。結合された理想ピーリング/バルーニング中程度nモードの線形安定性解析により、エッジ圧力勾配と電流勾配の組み合わせによって駆動されるこれらのモードは、grassy ELM が観測される圧力勾配の範囲(∇P≧1.2×10⁷ Pa・Wb⁻¹・rad⁻¹)において、C-Modエッジで限界的に不安定になることが示される。この結果は、ELM を中間的な n のピーリング/バルーニングモードとして捉えるモデルと整合的である。一方、EDA領域における理想モードの安定性が実証されたことと、その存在に低い Teped が必要であるという事実は、QCモードの抵抗性の性質を示す理論モデルを支持するものである。

装置

alcator-c-mod高精度(タイトル一致)

wiki

MagnetohydrodynamicsH-modePedestalEdge plasmaAlcatorC-ModMHD stabilityH-mode pedestal
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