The improved confinement regime known as the H-mode is often perturbed by the onset of a quasi-periodic series of relaxation oscillations involving bursts of MHD activity and emission, known as edge localized modes (ELMs). These result in rapid losses of particles and energy from the region near the plasma boundary, reducing the average global energy confinement by 10-20%. Furthermore, these transient bursts of energy and particles into the scrape-off layer produce high peak heat loads on the divertor plates which must be accommodated by the divertor design. However, the ELMs are efficient, and beneficial, in removing density and impurities. Thus they are deemed necessary for the stationary H-mode operation of ITER, preventing the build-up of density, impurities and helium ash. It is, therefore, desirable to be able to control the level and nature of the ELM activity in order to meet these various conflicting conditions; this would be aided by understanding their cause. After briefly describing the phenomenology of ELMs, various theoretical models that have been proposed to explain them are discussed. These fall into three broad classes. Since ELMs are accompanied by bursts of magnetic activity, the first class of models involves the excitation of various MHD instabilities: ideal and resistive ballooning modes, external kink modes and so-called `peeling modes'. Such models envisage the application of auxiliary heating driving the equilibrium to a state which triggers some such instability, resulting in the loss of plasma, followed by a recovery stage until the cycle is repeated. The second class of models involves limit cycle solutions of the transport equations governing the plasma edge region, exploiting the bifurcations inherent in theories of the L-H transition, for example those involving sheared rotation stabilization. In the third class, elements of both types of theory have been combined, with MHD or pressure-driven fluctuation transport playing a role.
Hモードとして知られる改善閉じ込めモードは、MHDバーストと放射を伴う緩和振動の準周期的な系列であるエッジ局在モード(ELM)の発生によってしばしば擾乱される。これらは、プラズマ境界近傍の領域からの粒子とエネルギーの急速な損失をもたらし、平均的な全体エネルギー閉じ込めを10〜20%低下させる。さらに、スクレイプオフ層への粒子とエネルギーの過渡的なバーストは、ダイバータ板上に高いピーク熱負荷を生じさせ、これはダイバータ設計において考慮されなければならない。しかしながら、ELMは密度と不純物の除去において効率的かつ有益である。したがって、それらはITERの定常Hモード運転に必要であるとみなされ、密度、不純物、ヘリウム灰の蓄積を防ぐ。それゆえ、これらの様々な相反する条件を満たすためにELM活動のレベルと性質を制御できることが望ましく、そのためにはそれらの原因の理解が役立つであろう。ELMの現象論を簡潔に述べた後、それらを説明するために提案されてきた様々な理論モデルが議論される。これらは3つの大きな分類に分けられる。ELMは磁気活動のバーストを伴うことから、第一の分類のモデルは様々なMHD不安定性の励起を含む:理想および抵抗性バルーニングモード、外部キンクモード、いわゆる「ピーリングモード」である。そのようなモデルは、平衡を何らかのそのような不安定性を引き起こす状態へと駆動する追加加热の適用を想定し、その結果プラズマの損失が生じ、その後回復段階を経てサイクルが繰り返される。第二の分類のモデルは、プラズマ境界領域を支配する輸送方程式のリミットサイクル解を含み、例えばシア回転安定化を含むL-H遷移の理論に内在する分岐を利用する。第三の分類では、両方のタイプの理論の要素が組み合わされ、MHDまたは圧力駆動のゆらぎ輸送が役割を果たす。