Edge localized modes (ELMs) are effectively suppressed in the 'quasi-snowflake' (QSF) divertor discharges, which has been observed in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). To obtain the physical mechanism of ELM suppression, the numerical simulations are carried out using the BOUT++ turbulence model. The simulations reveal that the large local magnetic shear near the outer mid-plane (OMP) induced by QSF divertor plays a key role in the ELM suppression. Using the EFIT code, a series of plasma equilibria with different 2nd X-points and nearly fixed last closed flux surfaces (LCFSs) are generated to analyze the effects of the different magnetic configurations on ELMs. Here we mainly discuss the standard single-null (SN), snowflake plus (SF+), and snowflake minus (SF-) divertors. The simulation results indicate that: (1) for linear instability, compared to SN, SF+ is more unstable, while SF- is more stable. Essentially, the local magnetic shear formed by different divertor geometries can alter the growth rate of the peeling-ballooning (P-B) mode. Through statistical analysis, there is an inverse correlation between the strength of local magnetic shear and the growth rate of P-B mode; (2) for ELM energy loss, SN is 4.60%, SF+ is 7.50%, and SF- is 0.35%. The SF+ divertor triggers a larger ELM, which is consistent with the TCV experiments; while the SF- divertor reduces the ELM amplitude, which is similar to the QSF experiments in EAST. Further analysis shows that the Reynolds stress determines the ELM size under different divertor configurations. The Reynolds stress can redistribute energy to fluctuations and cause the growth of low-n modes. What's more, the SF- divertor not only suppresses the radial transport, but also has large magnetic flux expansion and connection length, which can reduce the target heat flux effectively. The conclusion of this paper shows that the advanced divertor configurations are promising for the future fusion.
周辺局在モード（ELMs）は、実験先進超伝導トカマク（EAST）で観測されたように、「準スノーフレーク」（QSF）ダイバータ放電において効果的に抑制される。ELM抑制の物理機構を明らかにするために、BOUT++乱流モデルを用いた数値シミュレーションを実施した。シミュレーションにより、QSFダイバータによって誘起される外側中平面（OMP）近傍の大きな局所磁気シアがELM抑制において重要な役割を果たすことが明らかになった。EFITコードを用いて、異なる第2X点とほぼ固定された最終閉鎖磁気面（LCFSs）を持つ一連のプラズマ平衡を生成し、異なる磁気配位がELMに及ぼす影響を解析した。ここでは主に、標準シングルヌル（SN）、スノーフレークプラス（SF+）、スノーフレークマイナス（SF-）ダイバータについて論じる。シミュレーション結果は以下のことを示している：（1）線形不安定性について、SNと比較して、SF+はより不安定であり、SF-はより安定である。本質的には、異なるダイバータ形状によって形成される局所磁気シアが、ピーリング・バルーニング（P-B）モードの成長率を変化させ得る。統計解析により、局所磁気シアの強さとP-Bモードの成長率との間には逆相関がある。（2）ELMエネルギー損失については、SNは4.60%、SF+は7.50%、SF-は0.35%である。SF+ダイバータはより大きなELMを引き起こし、これはTCV実験と一致する。一方、SF-ダイバータはELM振幅を低減し、これはEASTにおけるQSF実験と類似している。さらなる解析により、異なるダイバータ配位におけるELMの大きさはレイノルズ応力によって決定されることが示された。レイノルズ応力はエネルギーを変動に再分配し、低nモードの成長を引き起こす可能性がある。さらに、SF-ダイバータは径方向輸送を抑制するだけでなく、大きな磁束拡大と長い接続長を有しており、ターゲット熱流束を効果的に低減できる。本論文の結論は、先進ダイバータ配位が将来の核融合にとって有望であることを示している。