New experiments at JET with the ITER-like wall show for the first time that ITER-relevant low field side resonance first harmonic ion cyclotron resonance heating (ICRH) can be used to control sawteeth that have been initially lengthened by fast particles. In contrast to previous (Graves et al 2012 Nat. Commun.3 624) high field side resonance sawtooth control experiments undertaken at JET, it is found that the sawteeth of L-mode plasmas can be controlled with less accurate alignment between the resonance layer and the sawtooth inversion radius. This advantage, as well as the discovery that sawteeth can be shortened with various antenna phasings, including dipole, indicates that ICRH is a particularly effective and versatile tool that can be used in future fusion machines for controlling sawteeth. Without sawtooth control, neoclassical tearing modes (NTMs) and locked modes were triggered at very low normalised beta. High power H-mode experiments show the extent to which ICRH can be tuned to control sawteeth and NTMs while simultaneously providing effective electron heating with improved flushing of high Z core impurities. Dedicated ICRH simulations using SELFO, SCENIC and EVE, including wide drift orbit effects, explain why sawtooth control is effective with various antenna phasings and show that the sawtooth control mechanism cannot be explained by enhancement of the magnetic shear. Hybrid kinetic-magnetohydrodynamic stability calculations using MISHKA and HAGIS unravel the optimal sawtooth control regimes in these ITER relevant plasma conditions.
JETにおけるITER類似壁を用いた新たな実験により、ITER関連の低磁場側共鳴における第1高調波イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)が、高速粒子によって初期に延長された鋸歯状振動の制御に初めて使用できることが実証された。JETで実施された従来の高磁場側共鳴における鋸歯状振動制御実験(Gravesら、2012年、Nat. Commun. 3, 624)とは対照的に、Lモードプラズマの鋸歯状振動は、共鳴層と鋸歯状反転半径との間の精度の高い位置合わせがそれほど必要なく制御可能であることが見出された。この利点に加え、ダイポールを含む様々なアンテナ位相で鋸歯状振動を短縮できるという発見は、ICRHが将来の核融合装置において鋸歯状振動を制御するための特に効果的かつ多用途なツールであることを示している。鋸歯状振動の制御がない場合、新古典テアリングモード(NTM)およびロックモードが非常に低い規格化ベータ値で誘発された。高パワーHモード実験は、ICRHを調整することにより、高Z不純物の効果的な排出を同時に実現しながら、鋸歯状振動およびNTMを制御できる範囲を示している。SELFO、SCENIC、EVEを用いた専用のICRHシミュレーションは、広いドリフト軌道効果を含めて、様々なアンテナ位相で鋸歯状振動制御が有効である理由を説明し、その制御メカニズムが磁気シアの増強だけでは説明できないことを示している。MISHKAおよびHAGISを用いた運動論的-磁気流体力学安定性計算は、これらのITER関連プラズマ条件における最適な鋸歯状振動制御領域を解明する。