An improved model for triggering edge localized mode (ELM) crashes is developed for use within integrated modelling simulations of the pedestal and ELM cycles at the edge of H-mode tokamak plasmas. The new model is developed by using the BALOO, DCON and ELITE ideal MHD stability codes to derive parametric expressions for the ELM triggering threshold. The whole toroidal mode number spectrum is studied with these codes. The DCON code applies to low mode numbers, while the BALOO code applies to only high mode numbers and the ELITE code applies to intermediate and high mode numbers. The variables used in the parametric stability expressions are the normalized pressure gradient and the parallel current density, which drive ballooning and peeling modes. Two equilibria motivated by DIII-D geometry with different plasma triangularities are studied. It is found that the stable region in the high triangularity discharge covers a much larger region of parameter space than the corresponding stability region in the low triangularity discharge. The new ELM trigger model is used together with a previously developed model for pedestal formation and ELM crashes in the ASTRA integrated modelling code to follow the time evolution of the temperature profiles during ELM cycles. The ELM frequencies obtained in the simulations of low and high triangularity discharges are observed to increase with increasing heating power. There is a transition from second stability to first ballooning mode stability as the heating power is increased in the high triangularity simulations. The results from the ideal MHD stability codes are compared with results from the resistive MHD stability code NIMROD.
Hモードトカマクプラズマの周辺部におけるペデスタルおよびELMサイクルの統合シミュレーションに用いるため、周辺局在モード(ELM)崩壊のトリガーに関する改良モデルを開発した。この新モデルは、理想MHD安定性コードであるBALOO、DCON、ELITEを用いて、ELMトリガー閾値に対するパラメトリック表現を導出することにより構築された。これらのコードを用いて、トロイダルモード数スペクトル全体が調べられた。DCONコードは低モード数に適用され、BALOOコードは高モード数のみに適用され、ELITEコードは中間および高モード数に適用される。パラメトリック安定性表現で用いられる変数は、バルーニングモードとピーリングモードを駆動する規格化圧力勾配と平行電流密度である。異なるプラズマ三角形度を持つDIII-D形状に基づく2つの平衡状態が調べられた。高三角形度放電における安定領域は、低三角形度放電における対応する安定領域よりもパラメータ空間においてかなり大きいことが見出された。新しいELMトリガーモデルは、ペデスタル形成およびELM崩壊に対する既存のモデルとともにASTRA統合コード内で使用され、ELMサイクル中の温度分布の時間発展を追跡した。低および高三角形度放電のシミュレーションで得られたELM周波数は、加熱パワーの増加とともに増加することが観測された。高三角形度シミュレーションでは、加熱パワーが増加するにつれて、第二安定性から第一バルーニングモード安定性への遷移が見られた。理想MHD安定性コードからの結果は、抵抗性MHD安定性コードNIMRODからの結果と比較された。