Modeling of DIII-D plasmas spanning shapes from single to double-null (DN) reveals new insights into the nature of resonant magnetic perturbation (RMP) conditions necessary for edge-localized mode (ELM) suppression. The suppression of ELMs with RMPs has proven difficult in DN configurations, where no device has thus far reported any hints of suppression. Modeling using the GPEC code finds a reduced high-field side response closer to DN shaping. The resulting synthetic diagnostic measurements are consistent with what has been observed in experiments on DIII-D, validating the plasma response model in this regime. While common metrics for suppression do not illustrate a clear distinction between single-null (SN) and DN cases, the pedestal top resonant field does show a ∼20% decrease at DN shaping in modeling. Field penetration is assessed using linear tearing theory, which demonstrates a lack of sufficient pedestal top resonant flux in the DN shape, requiring at least 1.5 × greater RMP coil currents than what was used in experiment. Analysis from drift kinetic simulations further indicate up to 2 × larger critical island widths are required at the pedestal top for tearing mode growth compared to SN cases. Effective island widths inferred from 3D ideal MHD are also analyzed, where maximum widths in lab coordinates indicate a threshold of ∼18–24× the ion gyroradius for sufficient profile flattening for ELM suppression. These results suggest that ELM suppression may be possible in DN with sufficiently large RMP coil amplitude. Future prospects of achieving RMP ELM suppression in the DN configuration may involve going to lower triangularity, which is also highlighted in this work.
単一ヌルから二重ヌル(DN)までの形状にわたるDIII-Dプラズマのモデリングは、エッジ局在モード(ELM)抑制に必要な共鳴磁場摂動(RMP)条件の性質に関する新たな知見をもたらす。RMPによるELMの抑制はDN配位において困難であることが実証されており、これまでのところいかなる装置でも抑制の兆候は報告されていない。GPECコードを用いたモデリングは、DN形状に近づくにつれて高磁場側応答が減少することを見出す。得られた合成診断測定はDIII-Dでの実験で観測されたものと一致しており、この領域におけるプラズマ応答モデルを検証している。抑制の一般的な指標は単一ヌル(SN)とDNの場合の明確な区別を示さないが、モデリングではDN形状においてペデスタル上部の共鳴磁場が∼20%の減少を示す。磁場の浸透は線形テアリング理論を用いて評価され、DN形状ではペデスタル上部の共鳴磁束が十分でないことが示され、実験で使用されたものより少なくとも1.5×大きいRMPコイル電流が必要である。ドリフト運動論シミュレーションによる解析は、SNの場合と比較して、テアリングモード成長のためにペデスタル上部で最大2×大きい臨界島幅が必要であることをさらに示している。3次元理想MHDから推定される有効島幅も解析され、実験室座標での最大幅は、ELM抑制のための十分なプロファイル平坦化にはイオンジャイロ半径の∼18–24×の閾値を示す。これらの結果は、十分に大きなRMPコイル振幅を用いればDNでのELM抑制が可能かもしれないことを示唆している。DN配位におけるRMP ELM抑制を達成する将来の見通しは、より低い三角形度に移行することを含むかもしれず、これは本研究でも強調されている。