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Numerical analysis of key factors for the appearance of grassy ELMs in tokamak plasmas

トカマクプラズマにおけるgrassy ELM実現に重要となるパラメータに関する数値解析

相羽 信行; 大山 直幸

Aiba, Nobuyuki; Oyama, Naoyuki

運動論効果による安定性の変化を簡易的に取り入れたモデルを考案し、これを用いてトカマクプラズマにおける小振幅エッジローカライズモード(ELM)の一つであるgrassy ELMの発生条件に関する数値解析を行った。その結果、プラズマの圧縮性及び電子の反磁性ドリフト効果を考慮することで、これまでのELM安定性に対する運動論効果として想定されていた、イオン反磁性ドリフト効果による安定化がキャンセルされる場合があることを示し、これにより小振幅ELMの安定限界が理想バルーニングモードの安定限界に近づくことを明らかにした。この傾向は、JT-60U装置におけるgrassy ELMの運転領域とバルーニングモードの安定限界が近接していることと併せて、grassy ELMの原因がバルーニングモードをベースとしたプラズマ周辺領域に局在した短波長の電磁的不安定性であることを示している。

In this paper, we developed a simplified model that is used for the MHD stability analysis with the kinetic effects, and applied this to the numerical analysis of small amplitude ELM, called grassy ELM. As the result, we found that the stabilizing effect due to the ion diamagnetic drift can be canceled by taking into account the plasma compressibility and the electron diamagnetic drift, and this cancelation moves the stability boundary of small ELM closer to the ideal ballooning stability boundary. This trend is consistent with the experimental results of JT-60U grassy ELM plasma, and implies that the short-wavelength electromagnetic instability like ideal ballooning mode is thought as the origin of grassy ELM.

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パーセンタイル:54.89

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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