Tokamak plasmas with strong negative triangularity (NT) shaping typically exhibit fundamentally different edge behavior than conventional L-mode or H-mode plasmas. On DIII-D, every plasma with sufficiently negative triangularity () is found to be inherently free of edge localized modes (ELMs), even at injected powers well above the predicted L-H power threshold. It is also possible to access an ELM-free state at weaker average triangularities, provided that at least one of the two x-points is still sufficiently negative. Access to the ELM-free NT scenario is found to coincide with the closure of the second stability region for infinite-n ballooning modes, suggesting that ballooning stability may play a role in limiting the accessible pressure gradient in NT plasmas. Despite this, NT plasmas are able to support small pedestals and are typically characterized by an enhancement of edge pressure gradients beyond those found in traditional L-mode plasmas. Furthermore, the pressure gradient inside of this small pedestal is unusually steep, allowing access to high core performance that is competitive with other ELM-free regimes previously achieved on DIII-D. Since ELM-free operation in NT is linked directly to the magnetic geometry, NT fusion pilot plants are predicted to maintain advantageous edge conditions even in burning plasma regimes, potentially eliminating reactor core-integration issues caused by ELMs.
強い負の三角形度(NT)成形を有するトカマクプラズマは、通常、従来のLモードまたはHモードプラズマとは根本的に異なる周辺部挙動を示す。DIII-Dでは、十分に負の三角形度()を持つすべてのプラズマが、予測されるL-H出力閾値をはるかに上回る投入電力においても、本質的に周辺局在モード(ELM)を有さないことが見出されている。また、2つのX点のうち少なくとも1つが依然として十分に負であれば、より弱い平均三角形度でもELMフリー状態に到達することが可能である。ELMフリーNTシナリオへの到達は、無限大nバルーニングモードの第二安定領域の閉鎖と一致することが見出され、バルーニング安定性がNTプラズマにおける到達可能な圧力勾配を制限する役割を果たす可能性があることを示唆している。それにもかかわらず、NTプラズマは小さなペデスタルを支持することができ、典型的には、従来のLモードプラズマで見られるものを超える周辺部圧力勾配の増強によって特徴づけられる。さらに、この小さなペデスタル内部の圧力勾配は異常に急峻であり、DIII-Dで以前に達成された他のELMフリー状態と匹敵する高いコア性能への到達を可能にする。NTにおけるELMフリー運転は磁場形状に直接結びついているため、NT核融合パイロットプラントは、燃焼プラズマ状態においても有利な周辺部条件を維持すると予測され、ELMによって引き起こされる炉心統合問題を潜在的に排除する。