Injecting frozen deuterium pellets into an ELMy H-mode plasma is a well established scheme for triggering edge localized modes (ELMs) before they naturally occur. This paper presents non-linear simulations of spontaneous type-I ELMs and pellet-triggered ELMs in ASDEX Upgrade performed with the extended MHD code JOREK. A thorough comparison of the non-linear dynamics of these events is provided. In particular, pellet-triggered ELMs are simulated by injecting deuterium pellets into different time points during the pedestal build-up described in A Cathey et al (2020 Nuclear Fusion60 124007). Realistic ExB and diamagnetic background plasma flows as well as the time dependent bootstrap current evolution are included during the build-up to accurately capture the balance between stabilising and destabilising terms for the edge instabilities. Dependencies on the pellet size and injection times are studied. The spatio-temporal structures of the modes and the resulting divertor heat fluxes are compared in detail between spontaneous and triggered ELMs. We observe that the premature excitation of ELMs by means of pellet injection is caused by a helical perturbation described by a toroidal mode number of n = 1. In accordance with experimental observations, the pellet-triggered ELMs show reduced thermal energy losses and a narrower divertor wetted area with respect to spontaneous ELMs. The peak divertor energy fluence is seen to decrease when ELMs are triggered by pellets injected earlier during the pedestal build-up.
凍結重水素ペレットをELMy Hモードプラズマに注入することは、ELM（エッジ局在モード）が自然に発生する前にトリガーする確立された手法である。本論文では、拡張MHDコードJOREKを用いて実施した、ASDEX Upgradeにおける自発的type-I ELMとペレット誘起ELMの非線形シミュレーションを示す。これらの非線形ダイナミクスの詳細な比較を提示する。特に、ペレット誘起ELMは、A Catheyら（2020 Nuclear Fusion 60 124007）に記載されたペデスタル形成過程の異なる時点で重水素ペレットを注入することによりシミュレーションされる。形成過程においては、現実的なExB流および背景プラズマの diamagnetic 流に加え、時間依存のブートストラップ電流発展が含まれ、エッジ不安定性に対する安定化項と不安定化項の間のバランスを正確に捉える。ペレットサイズと注入タイミングへの依存性が研究される。自発的ELMと誘起ELMの間で、モードの時空間構造とそれに伴うダイバータ熱流束が詳細に比較される。ペレット注入によるELMの早期励起は、トロイダルモード数n=1で記述されるヘリカル摂動によって引き起こされることが観察される。実験観測と一致して、ペレット誘起ELMは自発的ELMと比較して熱エネルギー損失の低減とダイバータ濡れ面積の縮小を示す。ペデスタル形成過程のより早い段階で注入されたペレットによって誘起されるELMでは、ピークダイバータエネルギー負荷が減少することが見出される。