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Predictive transport modelling and MHD stability analysis of mixed type I-II ELMy H-mode JET plasmas

J-S Lönnroth, V Parail, G Huysmans, G Saibene, H Wilson, S Sharapov, G Corrigan, D Heading, R Sartori, M Bécoulet2004年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Mixed type I-II ELMy H-mode, a mode operation with small, frequent type II edge localized modes (ELMs) interrupted by occasional large type I ELMs, has been observed in various experimental situations. This paper combines two simple models for type I and type II ELMs, respectively (used e.g. in Lönnroth et al 2003 Plasma Phys. Control. Fusion45 1689) into an improved scheme for modelling of mixed type I-II ELMy H-mode, which has been implemented in the 1.5D core transport code JETTO together with simple schemes for modelling of pure type I and type II ELMy H-modes based on the same ideas. In the ELM modelling, transport during the ELMs is enhanced by edge-localized radially Gaussian-shaped perturbations to the transport coefficients. Type I and type II ELMs are represented by perturbations with different widths and amplitudes and controlled by different stability limits derived from magnetohydrodynamic (MHD) stability analysis. Some justification from theory and numerical analysis is given for the representation of each ELM type. Predictive transport simulations with JETTO demonstrate that the experimental dynamics of mixed type I-II ELMy H-mode can be qualitatively reproduced using the present model. For completeness, the modelling of mixed type I-II ELMy H-mode is compared with reference simulations of pure type I and pure type II ELMy H-mode and the differences, e.g. in confinement are explained. In addition, this paper presents the results of MHD stability analysis of a number of situations experimentally found to be favourable for the occurrence of type II ELMs, namely situations with strong external neutral gas puffing, a quasi-double-null magnetic configuration, high poloidal β (ratio of the total pressure to the kinetic pressure) and combinations of high edge safety factor q95 and high triangularity δ. The results of the analysis of the given scenarios are such that the model used in this paper can explain why these situations can be favourable for mixed type I-II or pure type II ELMy H-mode.

日本語訳

混合型I-II ELM Hモードは、 occasional な大型I型ELMによって中断される、小型で高頻度のII型ELMを伴う運転モードであり、様々な実験状況において観測されている。本論文では、I型およびII型ELMのそれぞれに対する2つの単純なモデル(例えばLönnrothら2003, Plasma Phys. Control. Fusion 45, 1689で使用されたもの)を組み合わせて、混合型I-II ELM Hモードをモデル化するための改良スキームを構築し、これを1.5次元コア輸送コードJETTOに実装した。また、同じ考え方に基づく純粋なI型およびII型ELM Hモードのための単純スキームも併せて実装した。ELMモデリングにおいて、ELM中の輸送は、輸送係数に対するエッジ局在化した動径方向ガウス型摂動によって増強される。I型およびII型ELMは、異なる幅と振幅を持つ摂動によって表現され、それらは磁気流体力学(MHD)安定性解析から導出された異なる安定性限界によって制御される。各ELMタイプの表現に対して、理論的および数値解析的な正当性が示される。JETTOを用いた予測輸送シミュレーションにより、本モデルを用いて混合型I-II ELM Hモードの実験的ダイナミクスが定性的に再現できることが実証された。完全性のため、混合型I-II ELM Hモードのモデリングは、純粋なI型および純粋なII型ELM Hモードの参照シミュレーションと比較され、閉じ込めなどの差異が説明される。さらに、本論文では、II型ELMの発生に有利であることが実験的に見出されたいくつかの状況、すなわち強い外部ガスパフ、準ダブルヌル磁気配位、高ポロイダルβ(全圧とポロイダル圧の比)、および高エッジ安全係数q95と高三角形度δの組み合わせに対するMHD安定性解析の結果を示す。与えられたシナリオの解析結果は、本モデルがこれらの状況において混合型I-IIまたは純粋なII型ELM Hモードがなぜ有利となり得るかを説明できることを示している。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETMagnetohydrodynamicsEdge localized modeH-modeMHD stabilityELMy H-mode
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