The L–H transition power threshold PLH is observed to increase with applied n = 3 resonant magnetic perturbations (RMP) in ITER-similar-shape plasmas with balanced neutral beam torque injection in DIII-D. The increase is most pronounced with added electron–cyclotron heating: PLH increases with decreasing edge plasma collisionality as PLH/PLH-08 ~ (ν*)−0.5, where PLH-08 is the 2008 ITPA multi-machine power threshold scaling. This result raises concerns for H-mode access at low edge collisionality in ITER, where RMP may have to be applied before the L–H transition to safely suppress the first edge-localized mode. Non-axisymmetric modifications with RMP include a simultaneous reduction of the radial electric field (Er) well depth and E × B shear. This can be attributed to increasing edge toroidal co-current rotation, and is consistent with substantially increased local long-wavelength turbulence (measured via beam emission spectroscopy). At high RMP perturbation strength the edge electric field Er reverses sign locally (becomes positive), with changes in dominant turbulence modes. Edge magnetic stochasticity provides an attractive explanation of the observed modifications, and the observed changes in toroidal rotation and Er are consistent with a simple fluid model describing radial electron current flow along stochastic fieldlines. The observed collisionality dependence of the L-mode edge electric field with applied RMP is also qualitatively consistent with this model. Reflectometry data indicate a significant reduction of the normalized L-mode radial density gradient a/Ln at high RMP field with simultaneous increase in radial particle flux and electron thermal flux from power balance analysis. We conjecture that the increase of PLH with RMP results from the combined effects of reduced E × B flow shear (increasing turbulent transport levels) and toroidal/poloidal flow modulation due to edge stochasticity. Initial experiments indicate that non-resonant n = 3 magnetic perturbations lead only to relatively small changes in Er, E × B shear and fluctuation characteristics, and have less impact on the L–H transition power threshold. This motivates further exploration of the RMP spectrum dependence of PLH for possible mitigation of the observed threshold increase.
L-H遷移パワー閾値PLHは、DIII-Dにおけるバランス型中性粒子ビームトルク注入を伴うITER類似形状プラズマにおいて、印加されたn=3共鳴磁気摂動(RMP)とともに増加することが観測される。この増加は、電子サイクロトロン加熱を追加した場合に最も顕著であり、PLHは周辺プラズマの衝突度の減少とともに増加し、PLH/PLH-08〜(ν*)−0.5となる。ここでPLH-08は2008年のITPA多機種パワー閾値スケーリングである。この結果は、ITERにおいて低衝突度でのHモードアクセスに関する懸念を提起する。ITERでは、最初のELMを安全に抑制するために、L-H遷移前にRMPを印加する必要があるかもしれないからである。RMPによる非軸対称修飾には、動径電場(Er)の井戸深さとE×Bシアの同時低減が含まれる。これは、周辺トロイダル方向共回転の増加に起因し、ビーム発光分光法で測定される局所的な長波長乱流の大幅な増加と整合する。高いRMP摂動強度では、周辺電場Erは局所的に符号を反転し(正になり)、支配的な乱流モードに変化が生じる。周辺磁気確率性は観測された修飾の魅力的な説明を提供し、トロイダル回転とErの観測された変化は、確率性磁力線に沿った動径方向電子流を記述する単純な流体モデルと整合する。印加RMPを伴うLモード周辺電場の観測された衝突度依存性も、このモデルと定性的に整合する。反射計データは、高いRMP強度において、規格化されたLモード密度勾配a/Lnの有意な減少と、パワーバランス解析からの動径方向粒子束および電子熱流束の同時増加を示す。我々は、RMPによるPLHの増加は、低減されたE×Bシア(乱流輸送レベルの増加をもたらす)と、周辺確率性によるトロイダル/ポロイダル流の変調の複合効果に起因すると推測する。初期実験は、非共鳴n=3磁気摂動がEr、E×Bシア、および揺動特性に比較的小さな変化しかもたらさず、L-H遷移パワー閾値への影響が小さいことを示している。これは、観測された閾値増加の可能な緩和のためのRMPスペクトル依存性のさらなる探求を動機づける。