We investigate how non-ideal-magnetohydrodynamics (MHD) effects, in particular plasma resistivity, impact the peeling–ballooning stability thresholds in spherical tokamaks. This analysis follows the discovery of resistive kink-peeling modes in ELMing National Spherical Torus Experiment (NSTX) discharges. In the present study we extend this modeling to ELMing pulses in the Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) and MAST—Upgrade (MAST-U), where we find a clear resistive scaling for peeling–ballooning modes. While in NSTX ideal-MHD predicts stability for ELMing discharges, in MAST-U we find that the plasma is slightly unstable to peeling–ballooning modes, but is fully stabilized once diamagnetic effects are considered in terms of a growth rate normalization. A resistive power law scaling is calculated for these modes on MAST-U, which lies in between that of tearing modes and resistive interchange modes. A comparison between M3D-C1 and NIMROD shows reasonable agreement for this scaling. Resistivity destabilizes the modes and the peeling–ballooning unstable domain is considerably expanded in both, MAST and MAST-U. In addition to the MAST/-U pulses we also analyze resistive PB stability in a NSTX-similarity discharge on DIII-D. While having a different aspect ratio from NSTX, this discharge uses NSTX-like shaping parameters, toroidal field and plasma current. By considering these discharges alongside NSTX cases, we identify conditions influencing the onset of resistive peeling–ballooning modes. Our findings indicate that magnetic shear in the pedestal region is closely linked to the emergence of resistive edge modes.
我々は、非理想磁気流体力学(MHD)効果、特にプラズマ抵抗率が、球状トカマクにおけるピーリング–バルーニング安定性閾値にどのように影響を与えるかを調査する。この解析は、ELMを伴うNational Spherical Torus Experiment (NSTX) 放電における抵抗性キンク–ピーリングモードの発見に続くものである。本研究では、このモデリングをメガアンペア球状トカマク(MAST)およびMAST—Upgrade (MAST-U)のELMを伴うパルスに拡張し、そこでピーリング–バルーニングモードに対する明確な抵抗スケーリングを見いだす。NSTXでは理想MHDがELMを伴う放電に対して安定性を予測する一方、MAST-Uでは、プラズマはピーリング–バルーニングモードに対してわずかに不安定であるが、成長率の正規化という観点で反磁性効果を考慮すると完全に安定化されることが分かる。MAST-Uにおけるこれらのモードについて抵抗性べき乗則スケーリングが計算され、それはテアリングモードと抵抗性交換モードのそれの間に位置する。M3D-C1とNIMRODの比較は、このスケーリングについて妥当な一致を示す。抵抗率はモードを不安定化し、ピーリング–バルーニング不安定領域はMASTとMAST-Uの両方でかなり拡大する。MAST/-Uパルスに加えて、DIII-DにおけるNSTX相似放電の抵抗性PB安定性も解析する。この放電はNSTXとは異なるアスペクト比を持つが、NSTXに類似した形状パラメータ、トロイダル磁場、プラズマ電流を用いている。これらの放電をNSTXのケースと併せて考察することにより、抵抗性ピーリング–バルーニングモードの発生に影響を与える条件を特定する。我々の結果は、ペデスタル領域の磁気シアが抵抗性エッジモードの出現と密接に関連していることを示している。