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Pedestal performance dependence upon plasma shape in DIII-D

A.W. Leonard, T.A. Casper, R.J. Groebner, T.H. Osborne, P.B. Snyder, D.M. Thomas2007年被引用 20Nuclear FusionIF 3出版社

Higher moments of the plasma shape than triangularity are found to significantly affect the pedestal pressure and the edge localized mode (ELM) characteristics in DIII-D. The shape dependence of the pedestal pressure was experimentally examined by varying the squareness in the proposed ITER configuration while holding the triangularity fixed. Over this scan the pedestal pressure increased by ∼50% from highest squareness to lowest squareness. The variation of pedestal energy is found to be consistent with the stability analysis of the measured profiles. The ELM energy also varied with the shape to maintain a nearly constant fraction of the pedestal energy. Stability analysis using model shapes and pressure profiles indicates that much of the advantage of high triangularity for high pedestal pressure can be achieved in lower triangularity shapes by optimizing squareness and/or the distance of the secondary upper separatrix from the primary separatrix. In high beta discharges an increase in pedestal pressure is observed with higher global stored energy. The greatest pedestal pressure increase is at low squareness due to an increase in both the pressure gradient stability limit and the width of the pedestal. The variation in pedestal pressure with squareness was also used to optimize 'hybrid' discharges in DIII-D where a lower pedestal pressure was required for an improved overall performance. In the 'hybrid' regime low squareness resulted in a high pedestal pressure with large infrequent ELMs that eventually triggered an internal 2/1 tearing mode that locked, resulting in a disruption. At higher squareness the pedestal pressure was reduced with smaller and more rapid ELMs, resulting in the maintenance of a steady beneficial internal 3/2 tearing mode and good confinement. For all the cases studied, an increase in the pedestal width at low squareness appears to be a significant factor in the increase in the total pedestal pressure.

日本語訳

DIII-Dにおいて、プラズマ形状の三角形度よりも高次のモーメントである方形度が、ペデスタル圧力と周辺局在モード(ELM)特性に有意に影響することが見出された。ペデスタル圧力の形状依存性は、提案されたITER配位において三角形度を固定したまま方形度を変化させることにより実験的に調べられた。この走査において、ペデスタル圧力は最高方形度から最低方形度にかけて約50%増加した。ペデスタルエネルギーの変化は、測定されたプロファイルの安定性解析と一致することが見出された。ELMエネルギーもまた、ペデスタルエネルギーのほぼ一定の割合を維持するように形状とともに変化した。モデル形状と圧力プロファイルを用いた安定性解析は、高三角形度が高ペデスタル圧力にもたらす利点の多くが、低三角形度形状においても方形度および/または主セパラトリックスから第二上部セパラトリックスまでの距離を最適化することによって達成可能であることを示している。高ベータ放電においては、ペデスタル圧力の増加がより高い全蓄積エネルギーとともに観測された。ペデスタル圧力の最大の増加は低方形度において見られ、これは圧力勾配安定性限界とペデスタル幅の両方の増加によるものである。ペデスタル圧力の方形度に対する変化は、DIII-Dにおける「ハイブリッド」放電の最適化にも用いられ、そこでは改善された全体性能のために低いペデスタル圧力が必要とされた。「ハイブリッド」領域では、低方形度は高いペデスタル圧力をもたらし、大規模で頻度の低いELMを引き起こし、最終的に内部2/1テアリングモードを誘発してロックし、ディスラプションに至った。高方形度では、ペデスタル圧力は低減され、より小規模で高頻度のELMが発生し、定常的な有益な内部3/2テアリングモードと良好な閉じ込めが維持された。検討されたすべてのケースにおいて、低方形度でのペデスタル幅の増加が、全ペデスタル圧力の増加における重要な要因であると思われる。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

DIII-DPedestal
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