The low-n (n is the toroidal mode number) magnetohydrodynamic (MHD) stability and plasma response are numerically investigated for various scenarios designed for STEP, that are relevant for the H-mode pedestal analysis. Control of the edge-localized modes (ELMs) with externally applied resonant magnetic perturbations (RMPs) is considered. Optimization of the ELM control coil current configuration, based on the computed plasma MHD response and well-established figures of merit validated on present-day experiments, finds reasonable robustness of a fixed coil phasing (for a given n-number) to control ELMs in all five STEP plasmas considered. Based on certain semi-empirical criteria, the required coil current to achieve ELM suppression is estimated to be about 10–20 kAt with the n = 1 or 2 RMP configuration and about 100–200 kAt for the n = 4 RMP. Systematic linear stability calculations are used to map out stability windows for the low-n kink-peeling modes, in terms of the ideal-wall location and variation of the edge safety factor q95 with respect to the target design. The kink-peeling stability boundary is found to be generally sensitive to the q95 variation, which has implications for achieving the quiescent H-mode regime in STEP. Full toroidal quasilinear initial-value simulations for these STEP plasmas find that generation of the edge-harmonic oscillations (EHOs) depends sensitively on the plasma scenario, the initial linear stability of the kink-peeling modes, the initial plasma toroidal flow and q95. In general, it is easier (more robust) to access the EHO-regime for two of the cases considered with smaller plasma volume and higher on-axis safety factor. Finally, quasilinear simulations find robust density pumpout due to applied RMPs in these STEP plasmas, but the effect on the plasma toroidal flow varies among different cases.
低n（nはトロイダルモード数）磁気流体力学（MHD）安定性とプラズマ応答を、Hモードペデスタル解析に関連するSTEP用に設計された様々なシナリオについて数値的に調べた。外部印加共鳴磁場摂動（RMP）による周辺局在モード（ELM）の制御を検討した。計算されたプラズマMHD応答と、現在の実験で検証された確立された性能指標に基づくELM制御コイル電流配置の最適化により、検討した5つのSTEPプラズマ全てにおいて、ELMを制御するための固定コイル位相（与えられたn数に対して）の合理的なロバスト性が見出された。特定の半経験的基準に基づき、ELM抑制を達成するために必要なコイル電流は、n = 1または2のRMP構成では約10–20 kAt、n = 4のRMPでは約100–200 kAtと推定される。系統的な線形安定性計算を用いて、理想壁位置および目標設計に対する周辺安全係数q95の変化に関して、低nキンク・ピーリングモードの安定性ウィンドウをマッピングした。キンク・ピーリング安定性境界は一般にq95の変化に敏感であることが見出され、これはSTEPで静穏Hモード状態を達成する上で重要な意味を持つ。これらのSTEPプラズマに対する完全トロイダル準線形初期値シミュレーションにより、周辺高調波振動（EHO）の生成が、プラズマシナリオ、キンク・ピーリングモードの初期線形安定性、初期プラズマトロイダル流、およびq95に敏感に依存することが見出された。一般に、検討したケースのうち、プラズマ体積が小さく、軸上安全係数が高い2つのケースでは、EHO状態へのアクセスがより容易（よりロバスト）である。最後に、準線形シミュレーションにより、これらのSTEPプラズマにおいて印加RMPによるロバストな密度ポンプアウトが見出されたが、プラズマトロイダル流への影響はケースによって異なる。