Motivated by recent EAST experiments showing that Li pellet injection from the high-field side triggers much smaller Edge localized modes (ELMs) than outer-midplane (OMP) injection, a BOUT++ three-field MHD model coupled with impurity effects has been employed to investigate how the poloidal injection angle affects the triggering and subsequent evolution of ELMs. To this end, two scenarios are considered, in which Li pellets are injected near the upper X-point from the low-field side (LFS-UP) and the high-field side (HFS-UP), respectively. The OMP simulation data obtained within the numerical framework established in our previous study are also included for comparison. The simulations show that the ELM-triggering threshold decreases as the poloidal injection angle shifts from the OMP toward the HFS; the trend is associated with the easier excitation of a low-n mode capable of reaching the amplitude required for ELM triggering. The subsequent ELM evolution also depends on the poloidal injection angle. In the LFS-UP scenario, the ELM undergoes phases of linear growth, fast crash, turbulent transport, and saturation, similar to that in the OMP scenario. In contrast, in the HFS-UP scenario, the nonlinear dominant mode is suppressed shortly after ELM onset by the stronger stabilizing effect of the pedestal flow shear, leading to a negligible fast crash phase. Meanwhile, the inward spreading of the pressure perturbation is constrained near the pedestal top. The rapid mode suppression, together with the restricted inward spreading of the pressure perturbation, prevents the ELM from developing into a large crash. Accordingly, the HFS-UP scenario exhibits a parameter window for small pellets in which the triggered ELM causes a pedestal energy loss of about 0.1% or less. The present results provide a plausible physical explanation for the EAST observations.
最近のEAST実験において、高磁場側からのLiペレット注入が外側中平面（OMP）注入よりもはるかに小さな周辺局在モード（ELM）を引き起こすことが示されたことに動機づけられ、不純物効果を結合したBOUT++三場MHDモデルを用いて、ポロイダル注入角度がELMのトリガーとその後の発展にどのように影響するかを調査した。この目的のため、Liペレットを低磁場側（LFS-UP）と高磁場側（HFS-UP）からそれぞれ上部X点近傍に注入する2つのシナリオを検討した。比較のため、我々の以前の研究で確立した数値的枠組み内で得られたOMPシミュレーションデータも含めた。シミュレーションにより、ELMトリガー閾値はポロイダル注入角度がOMPからHFSへ移行するにつれて低下することが示された。この傾向は、ELMトリガーに必要な振幅に到達できる低nモードの励起が容易になることと関連している。その後のELM発展もポロイダル注入角度に依存する。LFS-UPシナリオでは、ELMはOMPシナリオと同様に、線形成長、急速クラッシュ、乱流輸送、飽和の各段階を経る。対照的に、HFS-UPシナリオでは、非線形支配モードはELM発生直後にペデスタル流れシアのより強い安定化効果によって抑制され、急速クラッシュ相は無視できるほど小さくなる。一方、圧力摂動の内側への広がりはペデスタル頂部付近に制限される。急速なモード抑制と、圧力摂動の内側への広がりの制限が相まって、ELMが大規模なクラッシュへ発展するのを防ぐ。したがって、HFS-UPシナリオは、トリガーされたELMがペデスタルエネルギー損失を約0.1%以下に抑える小さなペレットに対するパラメータ窓を示す。本研究の結果は、EASTの観測結果に対するもっともらしい物理的説明を提供するものである。