This paper presents the results of JET experiments aimed at studying the operational space of plasmas with a Type III ELMy edge, in terms of both local and global plasma parameters. In JET, the Type III ELMy regime has a wide operational space in the pedestal ne – Te diagram, and Type III ELMs are observed in standard ELMy H-modes as well as in plasmas with an internal transport barrier (ITB). The transition from an H-mode with Type III ELMs to a steady state Type I ELMy H-mode requires a minimum loss power, PTypeI. PTypeI decreases with increasing plasma triangularity. In the pedestal ne – Te diagram, the critical pedestal temperature for the transition to Type I ELMs is found to be inversely proportional to the pedestal density (Tcrit ∝ 1/n) at a low density. In contrast, at a high density, Tcrit, does not depend strongly on density. In the density range where Tcrit ∝ 1/n, the critical power required for the transition to Type I ELMs decreases with increasing density. Experimental results are presented suggesting a common mechanism for Type III ELMs at low and high collisionality. A single model for the critical temperature for the transition from Type III to Type I ELMs, based on the resistive interchange instability with magnetic flutter, fits well the density and toroidal field dependence of the JET experimental data. On the other hand, this model fails to describe the variation of the Type III ne – Te operational space with isotopic mass and q95. Other results are instead suggestive of a different physics for Type III ELMs. At low collisionality, plasma current ramp experiments indicate a role of the edge current in determining the transition from Type III to Type I ELMs, while at high collisionality, a model based on resistive ballooning instability well reproduces, in term of a critical density, the experimentally observed q95 dependence of the transition from Type I to Type III ELMs. Experimental evidence common to Type III ELMs in standard ELMy H-modes and in plasmas with ITBs indicates that they are driven by the same instability.
本論文は、JET実験におけるType III ELMyエッジを有するプラズマの運転領域を、局所的および大局的プラズマパラメータの両方の観点から研究した結果を示すものである。JETにおいて、Type III ELMy領域はペデスタルのne–Teダイアグラムにおいて広い運転領域を有し、Type III ELMは標準的なELMy Hモードだけでなく、内部輸送障壁（ITB）を有するプラズマでも観測される。Type III ELMを伴うHモードから定常的なType I ELMy Hモードへの遷移には、最小損失パワーPTypeIが必要である。PTypeIはプラズマの三角形度の増加とともに減少する。ペデスタルのne–Teダイアグラムにおいて、Type I ELMへの遷移に必要な臨界ペデスタル温度は、低密度領域ではペデスタル密度に反比例することが見出された（Tcrit ∝ 1/n）。一方、高密度領域では、Tcritは密度に強く依存しない。Tcrit ∝ 1/nとなる密度領域では、Type I ELMへの遷移に必要な臨界パワーは密度の増加とともに減少する。実験結果は、低衝突度および高衝突度の両方においてType III ELMに共通のメカニズムが存在することを示唆している。磁気フラッタを伴う抵抗性インターチェンジ不安定性に基づく、Type IIIからType I ELMへの遷移の臨界温度に関する単一のモデルは、JET実験データの密度およびトロイダル磁場依存性をよく再現する。一方、このモデルは、同位体質量およびq95に対するType IIIのne–Te運転領域の変化を説明することはできない。他の結果は、Type III ELMに対して異なる物理機構の存在を示唆している。低衝突度では、プラズマ電流ランプ実験により、Type IIIからType I ELMへの遷移の決定におけるエッジ電流の役割が示される。一方、高衝突度では、抵抗性バルーニング不安定性に基づくモデルが、臨界密度に関するType IからType III ELMへの遷移のq95依存性を実験的に観測された結果とよく再現する。標準的なELMy HモードおよびITBを有するプラズマの両方におけるType III ELMに共通する実験的証拠は、それらが同一の不安定性によって駆動されることを示している。