Impurity seeding has been confirmed to be a potential way for edge localized modes (ELMs) to be mitigated in tokamaks. This paper mainly combines the integrated equilibria reconstruction framework and edge simulation codes such as BOUT++ to dive deeper into the mechanism of the ELM mitigation by impurity injection. On the one hand, impurity injection changes the pedestal pressure and current profiles that are closely related to ELM activities. The nonlinear simulation result shows that ELM size decreases by a factor of 2 to 4 when the current exceeds a threshold after impurity injection. On the other hand, the decrease of Er shear is supposed to cause a larger ELM size for a less stabilized effect. However, ELMs are mitigated with smaller Er shear as observed in the HL-2A experiment. This indicates that changes in the profiles of pressure gradient and hence the current density may play a more important role than Er shear in this ELM mitigation process. In contrast to the high n modes destabilized by the pellet pacing, metallic impurity seeding leads to more unstable low n modes. The simulation results indicate that the combination of changes in pressure/current and Er shear is a plausible explanation for the ELM mitigation by metallic impurity seeding.
不純物入射は、トカマクにおける周辺局在モード（ELM）を緩和するための有力な方法であることが確認されている。本論文は、統合平衡再構成フレームワークとBOUT++などの周辺シミュレーションコードを組み合わせて、不純物入射によるELM緩和のメカニズムをより深く解明するものである。一方で、不純物入射はELM活動と密接に関連するペデスタル圧力および電流分布を変化させる。非線形シミュレーションの結果、不純物入射後に電流が閾値を超えると、ELMの規模は2〜4倍減少することが示された。他方で、Erシアの減少はELMの規模を大きくし、緩和効果を弱めると考えられる。しかしながら、HL-2A実験で観測されたように、Erシアが小さい場合でもELMは緩和される。このことは、このELM緩和過程において、圧力勾配およびそれに伴う電流密度の変化がErシアよりも重要な役割を果たす可能性を示唆している。ペレット入射によって高nモードが不安定化されるのとは対照的に、金属不純物入射は低nモードの不安定性をより促進する。シミュレーション結果は、圧力・電流分布の変化とErシアの組み合わせが、金属不純物入射によるELM緩和の合理的な説明であることを示している。