The divertor biasing technique offers a promising alternative to control the edge localized mode (ELM) as well as the divertor heat load in tokamaks, as compared to the resonant magnetic perturbation (RMP) generated by magnetic coils. The linear resistive MHD code MARS-F (Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681) is employed to study the plasma response to the n = 2 (n is the toroidal mode number) field perturbation in HL-2A, produced by the divertor biasing current filaments flowing in the scrape-off layer region. The response field due to biasing currents is compared with the RMP field utilized for ELM control in HL-2A. The strength of the radial resonant field perturbation, produced by the biasing currents of 100 A level, is found to be comparable with RMP generated by several kA of ELM control coil currents for the reference plasma. The plasma normal displacement near the X-point and the associated neoclassical toroidal viscosity torque are also computed to be similar between these two techniques. The modeling results thus strongly suggest that the biasing technique can be applied to control ELMs. Moreover, the biasing currents produce field perturbations, including the plasma response, that are localized more near the plasma edge (compared to the RMP counterpart), thus reducing the chance of mode locking associated with core perturbations. Particle orbit tracing also reveals that the biasing current produced magnetic perturbation tends to widen the heat deposition region and induce the strike point splitting of the ion saturation flow on the outer divertor surface, consistent with experimental observations in HL-2A. These toroidal modeling results confirm the possibility of ELM control and plasma exhaust solution by the divertor biasing technique.
ダイバータバイアス技術は、トカマクにおけるエッジ局在モード（ELM）およびダイバータ熱負荷を制御するための有望な代替手段を提供するものであり、磁気コイルによって生成される共鳴磁場摂動（RMP）と比較される。線形抵抗性MHDコードMARS-F（Liuら 2000 Phys. Plasmas 7 2481）を用いて、HL-2Aにおけるスクレイプオフ層領域を流れるダイバータバイアス電流フィラメントによって生成される、n＝2（nはトロイダルモード数）の摂動に対するプラズマ応答を研究した。バイアス電流による応答磁場は、ELM制御に用いられるRMP磁場と比較される。100 Aレベルのバイアス電流によって生成される径方向共鳴磁場摂動の強度は、参照プラズマにおいて数kAのELM制御コイル電流によって生成されるRMPと同等であることが見出された。X点近傍でのプラズマ法線変位および関連する新古典トロイダル粘性トルクも、両手法間で類似していると計算された。モデリング結果は、バイアス技術がELM制御に適用可能であることを強く示唆している。さらに、バイアス電流は、RMPの場合と比較してプラズマ端部により局在化した摂動（プラズマ応答を含む）を生成し、それによりコア摂動に伴うモードロッキングの可能性を低減する。粒子軌道追跡により、バイアス電流によって生成される磁場摂動は、熱流束の堆積領域を広げ、外側ダイバータ表面におけるイオン飽和流のストライク点分割を誘導する傾向があることが明らかになり、これはHL-2Aにおける実験観測と一致する。これらのトロイダルモデリング結果は、ダイバータバイアス技術によるELM制御およびプラズマ排気解決の可能性を確認するものである。