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The unstable ELM evolution modulated by lower hybrid waves on EAST

Xiao Zhang, Qing Zang, Yi-feng Wang, Shuai Xu, Yang Ye, Ling-yi Meng, Jia Huang, Song-tao Mao, Ling Zhang, Xiao-dong Lin2020年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Modulated lower hybrid waves, are injected into the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), to investigate the modulated evolutions of pedestal structure and unstable edge-localized modes (ELMs). The spectrum patterns of show that the ELM amplitude only slightly decreases while the ELM frequency becomes almost 3–5 times larger as the lower hybrid radio frequency (LHRF) jumps into the lower power level. Pedestal structure analysis indicates that higher LHRF power injection can increase the plasma stored energy and core plasma parameters, accompanying with the pedestal shift and gradient increase. Ion saturation contour current plots suggest that LHRF power can deposit in the plasma edge region to profoundly change the three-dimensional (3D) magnetic topology, similarly to the effect of resonant magnetic perturbations (RMPs), by inducing the helical current filaments (HCFs) following along the magnetic field lines in the scrape-off layer (SOL), which may cause the density pump-out effect by increasing the radial plasma transport. The modulated higher temperature and lower density of pedestal top-values can reduce the pedestal collisionality, which will strongly increase the bootstrap current density and gradually shift the Peeling-Ballooning mode (PBM) boundary. ELITE code stability analysis indicates that LHRF injection can lead to the relatively unstable ELMs with a higher pedestal gradient, simultaneously accompanying with the normalized pressure gradient and edge bootstrap current density increase. All of these results imply that there is a significant correlation between the ELM behavior and pedestal structure modulation because of LHRF dissipation at the plasma edge for the unstable ELM modulated case.

日本語訳

変調されたlower hybrid wavesを、実験先進超伝導トカマク(EAST)に注入し、ペデスタル構造と不安定な周辺局在モード(ELMs)の変調された時間発展を調べる。スペクトルパターンは、LHRFが低電力レベルに移行すると、ELM振幅はわずかに減少する一方、ELM周波数はほぼ3倍になることを示している。ペデスタル構造解析は、より高いLHRFパワー注入がプラズマ蓄積エネルギーとコアプラズマパラメータを増加させ、それに伴ってペデスタルのシフトと勾配の増加が起こることを示している。イオン飽和電流のコンタープロットは、LHRFパワーがプラズマ端部領域に堆積し、スクレープオフ層(SOL)内の磁力線に沿って追従するヘリカル電流フィラメント(HCFs)を誘起することによって、共鳴磁気摂動(RMPs)の効果と同様に3次元(3D)磁気トポロジーを根本的に変化させ、径方向プラズマ輸送を増加させることによって密度ポンプアウト効果を引き起こす可能性があることを示唆している。ペデスタル頂部値の変調された高温と低密度は、ペデスタル衝突頻度を低下させ、これによりブートストラップ電流密度が強く増加し、ピーリング・バルーニングモード(PBM)境界が徐々にシフトする。ELITEコード安定性解析は、LHRF注入がより高いペデスタル勾配を持つ比較的不安定なELMを引き起こし、同時に規格化圧力勾配と周辺ブートストラップ電流密度の増加を伴うことを示している。これらの結果はすべて、不安定なELM変調の場合において、LHRFのプラズマ端部での散逸が原因で、ELM挙動とペデスタル構造変調の間に有意な相関があることを示唆している。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

EASTEdge localized modeLower hybrid
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