Mechanisms determining the structure of edge temperature and density pedestals, which are associated with edge transport barrier (ETB) formation in tokamaks, are investigated on Alcator C-Mod. Experiments suggest a strong role for critical gradient behaviour in setting profile characteristics of edge plasma. The maximum pressure gradient scales as the square of plasma current in both H-modes without edge-localized modes, and in the near scrape-off layer in Ohmic discharges. In either case, the pressure gradient obtained, normalized to the square of plasma current, is a function of local collisionality, hinting that common physics may contribute to setting profile gradients in both confinement regimes. Varying the neutral fuelling source has little effect on density gradient scale lengths in the ETB and a relatively weak impact on the height of the density pedestal, even during aggressive deuterium puffing. Strong screening of neutrals in the ETB are observed, creating a challenge for fuelling H-modes in C-Mod beyond their 'natural' density. A simple pedestal fuelling model does not reproduce the typically clamped density gradients seen in experiment during H-mode puffing. These results suggest that a simple diffusive model for plasma transport is deficient, and that a critical gradient assumption for transport may be essential for pedestal modelling.
トカマクにおける周辺輸送障壁(ETB)形成に関連する、周辺温度・密度ペデスタルの構造を決定するメカニズムについて、Alcator C-Modで調査した。実験は、周辺プラズマの分布特性の設定における臨界勾配挙動の強い役割を示唆している。最大圧力勾配は、周辺局在モードを伴わないHモードと、オーミック放電におけるスクレイプオフ層近傍の両方において、プラズマ電流の二乗に比例する。いずれの場合も、得られた圧力勾配をプラズマ電流の二乗で規格化したものは、局所的な衝突周波数の関数であり、両閉じ込め領域において分布勾配の設定に共通の物理が寄与している可能性が示唆される。中性粒子燃料供給源を変化させても、ETBにおける密度勾配スケール長への影響はほとんど見られず、密度ペデスタルの高さへの影響も、激しい重水素ガスパフ中であっても比較的小さい。ETBにおける中性粒子の強い遮蔽が観測され、C-ModにおいてHモードをその「自然」密度を超えて燃料供給することの難しさが生じている。単純なペデスタル燃料供給モデルは、Hモードガスパフ中に実験で見られる典型的なクランプされた密度勾配を再現しない。これらの結果は、プラズマ輸送の単純な拡散モデルでは不十分であり、ペデスタルモデリングには輸送に対する臨界勾配の仮定が不可欠である可能性を示唆している。