Future devices will require a high scrape-off later (SOL) density and impurity seeding to avoid high-Z sputtering. However, these operational parameters are not included in present-day scaling laws, making extrapolations to larger devices difficult. As such, understanding the physics of such effects is vital in order to design the operational scenarios most favorable to high fusion gain. This review presents the favorable lowering of L-H transition power by changing to metal walled devices and sumarises the effects currently thought to be responsible for how SOL geometry can play a role in determining this threshold. Experimental observations on changes to the pedestal structure with main ion fuelling and low-, medium-, and high-Z impurity seeding are presented. These results, from several devices, show that main ion fuelling or high density operation can result in a lower pedestal top pressure, and hence reduced stored energy, while impurity seeding can recover this lost pressure. Particular focus is given to nitrogen seeded discharges and the recovery of pedestal parameters (notably high ) in JET and AUG since the changeover to metal walls in these devices. Lithium seeding is also emerging as a strong actuator in pedestal dynamics, with results ranging from a prolonged inter-ELM period to completely ELM-free scenarios on different devices. ELM dynamics are also presented in each section, with nitrogen seeding offering a probe into the structure of the ELM and demonstrating the difference between the initial ELM crash, likely due to a sharp MHD event, and a prolonged second phase, the origin of which remains unkown. Finally, modelling of the pedestal in impurity seeded scenarios reveals a common effect in the position of the density profile. Either through mode excitation near to the separatrix or an altered fuelling profile, seeding of impurities results in an inward shift of the density profile. This inward shift improves MHD stability, allowing access to regions of higher pressure gradient and current density, and, hence, offering a promising operational scenario for future devices.
以下の学術アブストラクトを日本語に翻訳します。 将来の核融合装置では、高利得運転を実現するために高密度・高閉じ込めプラズマが必要となるが、これはペデスタルの圧力と密度の限界によって制約される。不純物シーディングは、ペデスタル構造を変化させ、これらの限界を緩和するための有望な手法として注目されている。本総説では、ペデスタル物理の理解における最近の進展を概説し、特に不純物シーディングがペデスタル安定性と閉じ込め性能に与える影響に焦点を当てる。 L-H遷移パワー閾値は、プラズマ密度、磁場強度、プラズマ形状、そして不純物含有量に強く依存することが知られている。金属壁装置への移行に伴い、閾値挙動の理解がますます重要になっている。さらに、ELM抑制とペデスタル安定性の関係は、ITERおよび将来の装置における運転シナリオを決定する上で重要な役割を果たす。 実験的観測から、ペデスタル構造はELMクラッシュ時に劇的な変化を遂げることが示されている。特に、ELM後のペデスタル再構築過程は、次のELMまでのエネルギー閉じ込めと粒子輸送を決定する上で重要である。ペデスタル領域におけるMHD不安定性、特にペデスタル局在型の不安定性は、ELMの発生とその後の輸送現象に密接に関連している。 不純物シーディング実験では、ペデスタル密度分布の内側シフトが観測され、これがMHD安定性の改善につながることが示されている。この密度分布の変化は、ペデスタル領域における圧力勾配と電流密度のバランスを変化させ、結果としてより高いペデスタル圧力を可能にする。しかし、不純物シーディングの効果は、プラズマ運転条件や装置の幾何学的形状に強く依存するため、その最適化には詳細な物理的理解が必要である。 最後に、ペデスタルモデリングの結果から、不純物シーディングが密度分布の位置に共通の影響を与えることが明らかになっている。セパラトリックス近傍でのモード励起または燃料供給プロファイルの変化を通じて、不純物シーディングは密度分布の内側シフトをもたらす。この内側シフトはMHD安定性を改善し、より高い圧力勾配と電流密度の領域へのアクセスを可能にし、将来の装置にとって有望な運転シナリオを提供する。