Two-fluid nonlinear MHD simulations using the TM1 code demonstrate that the formation of magnetic islands at the top and bottom of the H-mode pedestal, together with the strong screening of resonant fields in the gradient region of the pedestal, can account for ELM suppression and density pump-out by n = 2 resonant magnetic perturbations (RMPs) in low-collisionality DIII-D ITER similar shape (ISS) plasmas. Using experimentally relevant transport coefficients, neoclassical resistivity, electron collisionality, and RMP amplitudes, nonlinear MHD simulations reproduce the observed level of density reduction (density pump-out) in DIII-D due to the formation of narrow magnetic islands in the resistive foot of pedestal. For large amplitude RMPs (Br/Bt > 1×10−4) simulations predict resonant field penetration and resulting in pressure reduction at the top of the pedestal, consistent with experimental observations at the onset of ELM suppression. The predicted reduction in the height and width of the pedestal by magnetic island enhanced collisional transport provides a quantitative mechanism for the stabilization of the peeling-ballooning mode (PBM). Importantly, these simulations predict strong screening of resonant fields in the steep gradient region of the pedestal due to strong E×B rotation and diamagnetic flows. However, if the plasma resistivity is made artificially larger (∼ 10X) than neoclassical, the simulations predict magnetic stochasticity throughout the plasma edge and the collapse of the pedestal due to the reduction in the penetration threshold with increasing resistivity. A scaling relation for resonant field penetration at the pedestal top, using several hundred nonlinear simulations, reproduces the density and E×B rotation dependence of the ELM suppression threshold observed in DIII-D. Simulations using ITER model equilibria suggest that the penetration threshold at the top of the ITER pedestal will be lower than in DIII-D due to the anticipated lower perpendicular flow velocities in ITER, resulting in the weaker screening of resonant fields.
二流体非線形MHDシミュレーションをTM1コードを用いて行い、Hモードペデスタルの上部および下部における磁気島の形成が、ペデスタルの勾配領域における共鳴場の強い遮蔽とともに、低衝突度DIII-D ITER類似形状（ISS）プラズマにおけるELM抑制と密度ポンプアウトを説明できることを実証した。実験的に妥当な輸送係数、新古典抵抗率、電子衝突度、およびRMP振幅を用いることで、非線形MHDシミュレーションは、ペデスタルの抵抗性フット領域における狭い磁気島の形成による、DIII-Dで観測された密度低減（密度ポンプアウト）のレベルを再現した。大きなRMP振幅（Br/Bt > 1×10−4）に対して、シミュレーションは共鳴場の侵入とペデスタル頂部での圧力低減を予測し、これはELM抑制開始時の実験観測と一致する。磁気島によって増強された衝突輸送によるペデスタルの高さと幅の低減は、ピーリング・バルーニングモード（PBM）の安定化に対する定量的なメカニズムを提供する。重要なことに、これらのシミュレーションは、強いE×B回転と反磁性流によるペデスタルの急勾配領域における共鳴場の強い遮蔽を予測する。しかしながら、プラズマ抵抗率を新古典値より人為的に大きく（∼10倍）した場合、シミュレーションはプラズマ全域にわたる磁気確率化とペデスタルの崩壊を予測し、これは抵抗率の増加に伴う侵入閾値の低下によるものである。ペデスタル頂部における共鳴場の侵入閾値に関するスケーリング則は、数百回のシミュレーションを用いて導出され、DIII-Dで観測されたELM抑制閾値の密度およびE×B回転依存性を再現する。ITERモデル平衡を用いたシミュレーションは、ITERペデスタル頂部における侵入閾値がDIII-Dよりも低くなることを示唆しており、これはITERで予想されるより低い垂直流速度によるものであり、その結果として共鳴場の遮蔽が弱まることを意味する。