Heuristic predictions of RMP configurations for ELM suppression in ITER burning plasmas and their impact on divertor performance
本研究预测了ITER燃烧等离子体中用于ELM抑制的RMP构型子空间，发现其能降低芯部扰动并保持边界稳定，同时通过扩大热负荷条带宽度使外靶板热负荷低于10 MW m⁻²，但内靶板因热流增加和辐射效率降低出现重新附着现象。
2024-01-17 physics.plasm-ph
Divertor heat fluxes and profiles during mitigated and unmitigated Edge Localised Modes (ELMs) on the Mega Amp Spherical Tokamak (MAST)
边缘局部模式（ELM）是未来设备的一个问题，因为它们会限制偏滤器的运行寿命。ELMs的缓解可以通过应用共振磁扰动（RMP）来执行，共振磁扰动的作用是降低等离子体边缘的压力梯度。在等离子体范围内，使用环形模数n=3，4和6的扰动，已进行了调查的影响，RMP MAST。已经看到，RMP增加ELM频率，这引起ELM能量的相应降低。减少的ELM能量降低了到偏滤器的峰值热通量，ELM能量减少三倍，产生峰值热通量减少1.5倍。偏滤器热通量剖面的测量结果表明，撞击点分裂的证据与使用真空代码ERGOS的建模一致。
2013-06-27 physics.plasm-ph
Analytic Theory of Edge Localized Mode Suppression by Static Resonant Magnetic Perturbations in H-mode Tokamak Discharges
本文提出了一种通过外加静态共振磁扰动抑制H模托卡马克等离子体边缘局域模的解析理论。这个理论是基于一个合理的假设，即模式渗透在顶部的基座是一个必要和充分条件的RMP诱导抑制ELMs。该理论还利用了最近出版物中获得的一些关键见解（Fitzpatrick R 2019）。第一个认识是，在紧邻相关的共振表面的RMP的一个特定的螺旋组件的等离子体的响应，是由非线性磁岛物理，而不是由线性层物理。第二个观点是，新古典效应在RMP诱导的ELM抑制的物理学中起着至关重要的作用。最后的见解是，等离子体杂质在RMP引起的ELM抑制的物理中起着重要的作用。本文提出的理论是为了更好地理解ELM抑制DIII-D和ITER H模式放电。据发现，ELM抑制是唯一可能的，当q_95采取的值，位于某些狭窄的窗口。此外，这些窗口的宽度随着等离子体密度的增加而减小。假设核心等离子体旋转为20 krad/s，ITER模型H模式放电的窗口宽度被发现是类似的，但略小于，在一个典型的DIII-D H模式放电的窗口宽度。
2019-09-18 physics.plasm-ph
Wide operational windows of edge-localized mode suppression by resonant magnetic perturbations in the DIII-D tokamak
在DIII-D托卡马克装置中，共振磁扰动（RMP）对边缘局域模（ELM）的抑制通常发生在等离子体电流（或磁安全因子q95）的非常窄的范围内。然而，为了ITER和未来反应堆的安全性和操作灵活性，需要宽范围的q95 ELM抑制。在DIII-D ITER相似形状（ISS）等离子体与n=3 RMP，ELM抑制的q95的范围被发现随着电子密度的降低而增加。非线性双流体MHD模拟重现所观察到的Q95窗口ELM抑制和对等离子体密度的依赖性，基于在基座顶部的谐振场穿透的条件。当RMP振幅接近共振场穿透的阈值时，只有狭窄的孤立磁岛在基座顶部附近形成，导致ELM抑制的窄q95窗口。然而，由于场穿透的阈值随着密度的降低而降低，因此谐振场穿透可以在更宽的q95范围内发生。对于足够低的密度（穿透阈值），多个磁岛在基座顶部附近形成，从而产生连续的q95 ELM抑制窗口。该模型预测，通过转向更高的环形模数（n=4）RMP，可以在DIII-D中大幅提高基座压力的情况下实现ELM抑制的宽q95窗口。
2020-07-01 physics.plasm-ph
Inter-ELM pedestal evolution on MAST and impact of Resonant Magnetic Perturbations
MAST上基座中的峰值压力梯度（dPe/dψ）在边缘局域模式（ELM）之间变化很小，尽管它在放电之间由于诸如气体燃料和等离子体电流的因素而变化。在ELM期间和不同等离子体放电期间，高场侧（HFS）通量空间中的压力基座宽度与的缩放一致。在磁通空间中，在单零组态下，在HFS和低场侧（LFS）观察到非常相似的dPe/dPe和Δpe。这种对称性被打破的应用共振磁扰动（RMP）。在ELM缓解期间，通过应用RMP观察到边缘传输屏障位置和宽度的变化。这些变化取决于RMP的强度和相对于RMP相位的环形位置。观察到最多30 mm的向外位移和相对于线圈壳关闭的最多50%的边缘基座宽度的增加。增加的颗粒传输导致ne，ped降低，因此Pe，ped降低，如在其他设备上观察到的。当这些扰动施加到等离子体边缘时，LFS上Δpe的增加和Pe，ped的减小的组合导致LFS dPe/dPe的显著减小。由于RMP，还观察到HFS上的dPe/dPe降低;然而，该降低仅由Pe，ped降低引起，而未观察到HFS上的Δpe扩大。
2013-05-13 physics.plasm-ph
Plasma Performance and Operational Space without ELMs in DIII-D
基于DIII-D无ELM等离子体数据库，对比了六种稳态无ELM模式的运行空间与性能，发现归一化性能有利于RMP、QH和Neg-D模式，且Neg-D因兼容高功率与密度在偏滤器条件下保持最高性能。
2020-12-06 physics.plasm-ph
Impact of pedestal density gradient and collisionality on ELM dynamics
BOUT++湍流模拟进行捕获的基础物理的小ELM的特性，通过增加分界线密度，通过控制打击点从垂直到水平偏滤器板的三个EAST放电。BOUT ++线性模拟表明，在基座中，最不稳定的模式从高n理想气球模式转变为中间n剥离气球模式，最终转变为剥离气球稳定等离子体。非线性模拟表明，在最低的分界线密度的波动饱和在一个高的水平。ELM尺寸随着分界线密度的增加而减小，直到ELM碰撞期间损失的能量的分数变得小于基座存储能量的1%，从而导致小ELM。模拟结果表明，小ELMs可以触发边缘剥离气球不稳定性附近的峰值压力梯度的位置内的基座或由一个本地的不稳定性基座脚与一个较大的分界线密度梯度。对具有陡基座密度梯度的I型ELMs的基座碰撞性扫描表明，线性生长速率和ELMs尺寸均随碰撞性的增加而减小。而基座碰撞性和基座密度宽度扫描表明，在低碰撞性0.04~0.1范围内，小ELMs既可以由高n气球模触发，也可以由低n剥离模触发。模拟结果表明，在非线性饱和阶段，线性不稳定模态在边缘稳定附近的增长率越小，线性不稳定模态越弱，非线性饱和波动强度越小，湍流从线性不稳定区向稳定区的扩散越小，导致ELMs越小.
2022-10-10 physics.plasm-ph
Stochastic fluctuation and transport of tokamak edge plasmas with the resonant magnetic perturbation field
我们提出了一种称为复杂性熵分析的统计方法是有用的，以表征状态的等离子体湍流和通量的共振磁扰动（RMP）边缘局域模（ELM）控制实验。利用该方法可以将带有随机基座顶部温度波动的RMP ELM抑制相与带有混沌波动的自然ELM自由相区分开来。讨论了在基座顶部附近产生的随机温度波动可能是由基座顶部附近的场穿透窄层引起的。强制磁岛可以在RMP ELM抑制阶段发射相当大小（相对低k）的共振漂移波，并且它可以导致产生与岛周围的缠结场耦合的随机较高波数波动。对偏滤器上主要外撞击点周围离子饱和电流测量结果的分析表明，随着等离子体对RMP场响应的增强，离子饱和电流也变得更加随机。
2022-08-18 physics.plasm-ph
Plasmoid-mediated reconnection during nonlinear peeling-ballooning edge-localized modes
本研究通过非线性电阻MHD模拟，揭示了P-B ELMs中电流片形成及高伦德奎斯特数下等离子体团介导的再连接爆发机制。
2021-10-19 physics.plasm-ph
ELM triggering conditions for the integrated modeling of H-mode plasmas
介绍了ELMy H模等离子体综合模拟的最新进展。H模式基座和ELMs触发的模型预测了H模式基座的高度、宽度和形状以及ELMs的频率和宽度。基座和L-H转变的形成是ExB流剪切抑制异常输运的直接结果。周期性的ELM崩溃是由膨胀或剥落的MHD不稳定性触发的。BALOO，DCON和ELITE理想MHD稳定性代码被用来推导一个新的参数表达式的剥离气球阈值。在ASTRA运输代码中实现了剥离-膨胀阈值的新依赖性。DIII-D类放电的综合建模的结果，并与实验观察进行比较。从理想的MHD稳定性代码的结果进行了比较，从电阻MHD稳定性代码NIMROD的结果。
2004-11-08 physics.plasm-ph
Understanding ELM mitigation by resonant magnetic perturbations on MAST
持续的ELM缓解已实现使用RMP的环形模式数n=4和n=6，在较低的单零和n=3，在连接的双零等离子体MAST。ELM频率增加高达八倍，同时ELM能量损失也有类似的减少。观察到ELM缓解的阈值电流，高于该阈值电流，ELM频率随着线圈中的电流近似线性地增加。在自然和缓解阶段的ELMs期间观察到的细丝结构的比较表明，缓解ELMs具有I型ELMs的特性，即使他们的频率更高，他们的能量损失减少，基座压力梯度降低。在ELM缓解阶段期间，在X点区域的可见光成像中观察到清晰的瓣结构。这些叶的大小与所观察到的ELM频率的增加相关。RMP对等离子体产生明显的3D失真，这些失真很可能解释了ELM不稳定的原因，从而解释了ELM缓解的原因。
2013-06-20 physics.plasm-ph
Optimizing beam-ion confinement in ITER by adjusting the toroidal phase of the 3-D magnetic fields applied for ELM control
利用全轨道ASCOT模拟方法研究了15 MA ITER DT等离子体中存在n=3共振磁微扰时中性束注入粒子的约束问题。现实的NBI分布函数，和3D壁和平衡，包括等离子体响应与MARS-F计算的外部施加的3D字段，已被采用。所观察到的总快离子损失取决于所应用的n=3 RMP的极向谱以及相对于NBI出生分布的所应用的扰动的绝对环形相位。RMP扰动的绝对环形相位不影响ELM的控制能力，这使其成为约束优化中的关键参数。从粒子正则角动量（$δP_ϕ$）变化的角度研究了三维场诱导快离子损失的物理机制。所提出的模拟表明，运输位于边缘共振运输层（ERTL），如先前在ASDEX升级研究中所观察到的。同样，我们的研究结果表明，在等离子体的边缘的几个线性和非线性共振的重叠可能是负责所观察到的快离子的损失。这里提出的结果可能有助于优化RMP配置方面的NBI约束在未来的ITER放电。
2022-03-24 physics.plasm-ph
Suppression of Edge Localized Modes in ITER Baseline Scenario in EAST using Edge Localized Magnetic Perturbations
研究在EAST的ITER基线条件下用n=4 RMPs抑制I型ELMs，揭示高β_N通过增强新经典环向粘性力矩降低穿透阈值，并验证高n RMPs用于ITER的可行性。
2024-08-06 physics.plasm-ph
Characteristics of grassy ELMs and its impact on the divertor heat flux width
用BOUT++湍流数值模拟方法研究了60 s稳态长脉冲高β p EAST草状ELM放电. BOUT++线性模拟表明，不稳定模谱覆盖了从低n（n=10~15）剥离-气球模（P-B）到高n（n=40~80）漂移-阿尔文不稳定性的环形模数范围。非线性模拟结果表明，ELM碰撞过程中，尽管漂移-阿尔文不稳定性在线性增长阶段占主导地位，但低n剥离模态仍会引起ELM碰撞，在压力梯度峰值位置产生脉动，并径向向外扩散到刮削层（SOL）.然而，漂移-阿尔文湍流延迟了草状ELM的开始，并随着波动延伸到基座顶部区域而增加了能量损失。仿真结果进一步表明，如果剥离驱动器被删除，波动幅度下降了一个数量级，ELM崩溃消失。偏滤器热通量宽度比基于HD模型和ITPA多托卡马克标度（或经验Eich标度）的估计值大约2倍，这是由于强径向湍流输运。
2022-03-29 physics.plasm-ph
Understanding the effect resonant magnetic perturbations have on ELMs
目前对第一类ELM释放的能量的所有估计都表明，为了确保热核实验堆偏滤器靶有足够的寿命，需要有一种机制来减少ELM释放的能量，或完全消除ELM。一种这样的改善机制依赖于扰动边缘等离子体区域中的磁场，从而导致更频繁、更小的ELM（ELM缓解）或ELM抑制。这种共振磁扰动（RMPs）技术已被用于抑制DIII-D，ASDEX升级，KSTAR和JET上高碰撞/密度的I型ELM，以及DIII-D上低碰撞的I型ELM。在ITER类碰撞的RMPs增强粒子或能量的传输，并保持边缘压力梯度低于二维线性理想MHD临界值，将触发ELM，而在高碰撞/密度的I型ELM被小型II型ELM取代。虽然ELM抑制只发生在有限的操作范围内，但ELM缓解更容易实现。确定ELM抑制开始的确切参数是未知的，但在所有情况下，磁扰动都会对等离子体产生3D扭曲并增强粒子传输。为了对未来的设备进行定量预测，将这些3D效果纳入代码将是必不可少的。
2013-06-28 physics.plasm-ph
Impact of Resonant Magnetic Perturbations on the L-H Transition on MAST
在MAST上实验研究了谐振磁扰动（RMP）对进入H模所需功率的影响。在n= 2、3、4和6的配置中应用RMP导致在低施加场下L-H转变的定时的显著延迟，并且防止在高场下的转变。实验主要在足以引起ELM频率适度增加的RMP场进行，f减轻/f自然~3。为了在该场中获得具有RMP的H模式，对于n=3和n=4 RMP，注入光束功率需要增加至少50%，并且对于n=6 RMP，需要增加100%。就功率阈值而言，这对应于n=3和n=4 RMP增加至少20%，n=6 RMP增加60%。这个“RMP影响”的功率阈值被发现增加与RMP幅度高于一定的最小扰动场，低于该功率阈值没有影响。从这些结果的推断表明，需要大幅度降低ELM频率的放电将需要L-H功率阈值的大幅增加。
2014-12-12 physics.plasm-ph
Effect of resonant magnetic perturbations on ELMs in connected double null plasmas in MAST
在MAST托卡马克装置中，将环形模数n=3的共振磁扰动（RMP）应用于连接的双零等离子体，可使边缘局域模（ELM）频率增加9倍，并使I型ELM的等离子体能量损失减少9倍。观察到ELM缓解的阈值电流，高于该阈值电流，ELM频率随着线圈中的电流近似线性地增加。RMP的效果被认为是场景依赖。在一种情况下，缓解仅归因于大密度泵出事件，并且如果通过气体抽吸恢复密度，则观察到返回到I型ELM。在另一种情况下，可实现持续的ELM缓解，而不管燃料的量。尽管对参数进行了大量扫描，但尚未实现完全ELM抑制。结果进行了比较，使用真空近似或包括等离子体响应进行建模。谐振条件的要求，即与等离子体的扰动的最佳对准，已被确认通过执行扫描的所施加的场的俯仰角。
2013-03-01 physics.plasm-ph
Observation of lobes near the X-point in resonant magnetic perturbation experiments on MAST
在MAST托卡马克装置中应用环形模数n=6的非轴对称共振磁扰动（RMP）可显著降低与I型边缘局域模（ELMs）相关的等离子体能量损失，这是n>3的首次观测。在ELM缓解阶段期间，在X点区域的可见光成像中观察到清晰的瓣结构。这些叶或歧管结构，这是以前预测的，已被观察到的第一次在一系列的放电和它们的外观与RMP对等离子体的影响，即它们只出现在一个阈值以上时，密度泵出被观察到或当ELM频率增加。它们似乎与穿透等离子体的RMP相关，并且可能在解释ELM频率增加的原因方面很重要。观察到的结构的数量和位置可以很好地描述使用真空建模。真空模型的径向范围和极向宽度的差异可能是由于传输效应和等离子体屏蔽的组合。
2012-02-01 physics.plasm-ph
Current understanding of the processes underlying the triggering of and energy loss associated with type I ELMs
I型ELMy H模式是ITER的基准运行方案。虽然人们知道I型ELM最终是由剥离-膨胀不稳定性引起的，但越来越多的实验证据表明，在ELM崩溃之前，一种模式会改变边缘等离子体，然后由于剥离-膨胀模式导致ELM事件。触发模式导致从核心等离子体释放大量粒子和能量，但这些损失发生的确切机制仍不完全清楚，因此对未来设备的预测不确定。我们目前的理解触发I型ELMs和由此产生的能量损失的大小的过程进行了审查，并与实验数据和进一步发展的想法进行了讨论。
2013-12-16 physics.plasm-ph
MHD simulations of small ELMs at low triangularity in ASDEX Upgrade
由于与I型ELM相关的风险，为热核实验堆制定小型和无ELM制度是一个高度优先的议题。考虑非线性扩展MHD模拟的ASDEX升级托卡马克的JOREK代码，我们探测制度，完全避免了I型ELMs提供的分界线密度是足够高的。在这个政权的基座的动态观察到定性类似于所谓的准连续排气（QCE）制度在几个方面。重复的I型ELMs由剥离气球模式（具有主导气球特征）引起的大致恒定水平的向外传输所取代，这些模式局限于封闭区域的最后5%（在归一化极向通量中）。模拟的低三角形等离子体过渡到I型ELMy H-模式，如果分界线密度充分降低，或者如果输入加热功率充分增加。的稳定因素，发挥了作用，在抑制小ELMs也研究通过分析模拟，包括抗磁效应在模拟中的重要性被突出。通过考虑在基座电阻率扫描，并通过测量极向速度的模式（并比较理想和电阻模式的理论估计），我们确定了潜在的不稳定性电阻剥离气球模式。将电阻率降低到低于实验相关条件（即，趋向理想MHD），将基座限制在I型ELM稳定性边界以下的剥离-膨胀模式显示出急剧下降的生长速率。
2021-10-15 physics.plasm-ph
Effect of resonant magnetic perturbations with toroidal mode numbers of 4 and 6 on ELMs in single null H-mode plasmas in MAST
在MAST托卡马克装置中，将环形模数n=4或n=6的共振磁扰动（RMP）应用于较低的单零等离子体，可使边缘局域模（ELM）频率增加5倍，并使I型ELM的等离子体能量损失减少5倍。观察到ELM缓解的阈值电流，高于该阈值电流，ELM频率随着线圈中的电流近似线性地增加。尽管对参数进行了大量扫描，但尚未实现完全ELM抑制。结果进行了比较，使用真空近似或包括等离子体响应进行建模。在ELM缓解阶段期间，在X点区域的可见光成像中观察到清晰的瓣结构。这些叶的大小与所观察到的ELM频率的增加相关。缓解ELMs的特征与天然ELMs的特征相似，表明它们是在较低压力梯度下触发的I型ELMs。在L-H转变之前在n=4和n=6配置中应用RMP对实现H模式所需的功率几乎没有影响，同时仍然允许减轻第一ELM。
2013-05-14 physics.plasm-ph
Towards understanding edge localised mode mitigation by resonant magnetic perturbations in MAST
通过应用n = 3、4和6共振磁扰动（RMP），MAST中的I型边缘局部模式（ELM）已得到缓解。对于非轴对称场的每一环向模数，ELM的频率都有显著的提高，偏滤器板上的峰值热流密度也随之降低。尽管边缘压力梯度显著下降，但ELM频率仍会增加，这将有望稳定被认为是I型ELM的剥离-膨胀模式。各种机制，可能会导致不稳定的剥离气球模式，包括基座加宽，等离子体旋转制动，三维的等离子体边界和存在的径向延伸的波瓣结构附近的X点。这导致了一个模型，旨在解决明显的二分法ELM控制，也就是说ELM抑制发生由于基座压力降低低于剥离气球稳定性边界，而压力的降低也可以导致ELM缓解，这是表面上的剥离气球模式的不稳定。在ELM缓解的情况下，基座加宽、X点附近的3d波纹或波瓣使气胀稳定性降低得如此之多，使得基座快速恢复以更频繁地在较低压力下越过新的稳定性边界，而在抑制的情况下，等离子体参数使得粒子传输将边缘压力降低到稳定性边界以下，这仅受到可忽略的旋转制动的轻微影响，小的边缘短的或短的，宽的裂片结构。
2013-05-16 physics.plasm-ph
Comparison of plasma response models for RMP effects on the divertor and scrape-off layer in KSTAR
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
通过比较GPEC、MARS-F、M3D-C1和JOREK四种等离子体响应模型，研究RMP对KSTAR偏滤器热负荷条纹的影响，发现仅在小足迹、低功率或高密度条件下与实验吻合。
2026-01-14 physics.plasm-ph
RMP screening in JOREK-CARIDDI
本研究针对托卡马克中RMP屏蔽效应问题，通过JOREK-CARIDDI耦合代码开展三部分分析，验证了代码可靠性，明确了导电结构与等离子体的屏蔽特性，为聚变反应堆运行相关应用提供了理论支撑。
2024-02-29 physics.plasm-ph
Prediction of ELM-free Operation in Spherical Tokamaks With High Plasma Squareness
本文预测球形托卡马克中高等离子体方形度可通过使第一稳定台基远离剥离-气球模边界而实现无ELM的H模，并用仅需三个几何输入的随机森林模型以R²=0.965的高精度预测了稳定性邻近程度。
2025-05-05 physics.plasm-ph
The effect of resonant magnetic perturbations on the divertor heat and particle fluxes in MAST
边缘局部模式（ELM）是未来装置（如ITER）的一个问题，因为它们在偏滤器表面产生的瞬态热负荷很大，可能会限制装置的运行时间。本文讨论了应用共振磁扰动（RMPs）作为ELM控制MAST的机制。实验已经进行了使用n=3的环形模式数扰动和测量的撞击点分裂执行。测量已经使用红外和可见光成像来测量偏滤器的热量和粒子通量。测得的配置文件已显示出明确的分裂在L-模式，比较以及与预测的分裂位置从建模，包括屏蔽的效果。在ELM期间，还研究了作为时间函数的走向点的分裂。分裂在ELM期间变化，在峰值热通量时是最强的，并且在ELM结束时（在峰值中平面D（α）发射之后200微秒）变得更加连续。也已经看到分裂轮廓的变化，一些ELM显示出明显的分裂，而另一些则没有分裂。提出了一种可能的解释这种效果，并支持建模，它涉及的RMP字段和ELM灯丝位置之间的相对相位。
2014-06-11 physics.plasm-ph
X point effects on the ideal MHD modes in tokamaks in the description of dual-poloidal-region safety factor
本研究构建双极向区安全因子通量坐标系，分析X点对托卡马克理想MHD模的影响，发现X点对常规边缘模有稳定作用，还揭示了X点附近轴对称模的存在及对RMP抑制边缘局域模的改进方向。
2024-10-31 physics.plasm-ph
Two-Fluid Nonlinear Theory of Response of Tokamak Plasma to Resonant Magnetic Perturbation
本文提出了H模托卡马克等离子体中单个撕裂稳定有理表面驱动的磁重联的双流体非线性理论。表面被假定为与所施加的共振磁扰动（RMP）的主导螺旋谐波之一共振。本文所描述的理论与理解托卡马克等离子体中RMP诱导的边缘局域模（ELM）抑制的物理问题密切相关。
2018-08-13 physics.plasm-ph
Characterization of ELM Pacing via Vertical Jogs on DIII-D
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究通过垂直等离子体振荡触发ELM，发现垂直急行可提高ELM频率并减少能量损失，同时降低碳杂质浓度和热通量。
2026-09-01 physics.plasm-ph
Numerical simulation of the effect of pellet injection on ELMs
我们报告的数值模拟研究的边缘局域模（ELMs）的动力学行为的影响下重复注入的弹丸。在我们的非线性双流体模型中，ELMs是通过在约束区域引入粒子源和在边缘区域引入粒子汇来激发的。通过以脉冲方式周期性地提高边缘密度来模拟颗粒的注入。我们发现，当边缘密度提高到正常边缘密度的两倍，占空比（开时间：关时间）为1：2时，ELMs平均以更快的速率产生，幅度减小。这些变化导致等离子体β的显著改善，表明由于弹丸注入而导致的能量约束的改善。同时，等离子体密度和温度分布也得到显着修改。的ELM动力学的性质不同幅度的边缘密度增强的比较研究。我们还讨论了相对影响ELMs从共振磁扰动（RMP）相比，弹丸注入在等离子体温度，密度，ELMs的位置和能量的非线性光谱转移的变化。
2019-01-17 physics.plasm-ph
Magnetic Barriers and their q95 dependence at DIII-D
众所周知，外部产生的共振磁扰动（RMP）可以在等离子体边缘形成岛。反过来，大的重叠岛屿产生随机场，这被认为是发挥作用，在DIII-D的边缘本地化模式（ELMs）的避免和抑制。然而，大的聚结岛也可以产生，在这些随机区域的中间，KAM表面有效地作为“屏障”，对场线分散，并间接地，粒子扩散。这是在[H]中预测的。Ali和A. Punjabi，Plasma Phys. Control. Fusion 49（2007），1565-1582]，这样的磁屏障可以在分段分析的DIII-D等离子体平衡中形成。在目前的工作中，磁势垒在DIII-D的形成是通过使用实验约束EFIT [L. Lao等人，Nucl. Fusion 25，1611（1985）] DIII-D平衡被扰动以包括来自实验中使用的内部线圈的真空场。根据这些计算，磁势垒的出现和位置取决于边缘安全系数q95。因此，有人建议，磁势垒可能有助于缩小边缘随机层，并在RMP未能控制ELMs的q95的某些值中发挥间接作用。然而，在Q95变化的情况下，DIII-D放电的分析并未显示屏障形成与ELM抑制之间的反相关性。
2011-11-08 physics.plasm-ph
The Density Dependence of Edge-Localized-Mode Suppression and Pump-out by Resonant Magnetic Perturbations in the DIII-D Tokamak
边缘局域模（ELM）抑制和密度泵出（密度降低）的n = 2共振磁微扰（RMP）的密度依赖性是一致的，在DIII-D低碰撞性等离子体中的H-模式基座的顶部和底部的狭窄的分离良好的磁岛的影响。DIII-D ITER相似形状（ISS）放电的非线性双流体MHD模拟表明，在低碰撞性下，在基座顶部的谐振场穿透需要低基座密度，这与这些DIII-D等离子体中普遍存在的ELM抑制的低密度要求一致。模拟预测的基座压力下降，由于平行运输跨越这些窄宽度（0.02）的磁性岛在顶部的基座，是稳定的剥离剥离-剥离-模式（PBM），并在实验中观察到的基座压力降低ELM抑制的开始。模拟预测在实验相关水平（~ 20%）的密度泵出在低基座碰撞，由于非常狭窄的（~0.01-0.02）RMP驱动的磁岛在基座脚在~0.99。模拟结果表明，随着密度的增加，泵出减少，与实验一致，导致平行粒子输运在底座的脚电阻率的反向依赖。在密度泵出和ELM抑制期间，在基座的顶部和底部之间预测共振场的鲁棒屏蔽，与在实验中看到的边缘传输势垒中的强温度梯度的保存一致。
2019-12-13 physics.plasm-ph
Hamiltonian estimation of island width threshold for stochasticity onset on edge pedestal top in presence of a resonant magnetic perturbation
本文用哈密顿方法分析托卡马克RMP诱发的非线性磁拓扑，并比较重整化、LE与WBA三种混沌判据，验证其对大尺度随机化阈值预测的一致性，为ELM控制提供磁岛宽度定量准则。
2025-10-18 physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic Stability at a Separatrix: Part I
边缘局域模（ELMs）在等离子体面元器件上的能量快速沉积，对于大型托卡马克装置（如ITER和DEMO）来说是一个潜在的严重问题。ELM的触发被认为是理想的磁流体动力学剥离-剥离不稳定性，但最近的数值计算表明，与X点的等离子体平衡-在所有ITER类托卡马克中发现，是稳定的剥离模式。这与分析计算（G。拉瓦尔河Pellat，J.S. Soule，Phys Fluids，{ \bf 17}，835，（1974）），发现剥离模式在具有任意横截面形状的圆柱形等离子体中是不稳定的。然而，解析计算仅适用于托卡马克等离子体在圆柱近似。在这里，我们重新检查圆柱形几何计算的假设，并概括计算到任意托卡马克几何在边际稳定。所得到的方程仅描述剥离模式，并且不因耦合到气球模式而复杂。我们发现，稳定性是由一个单一的参数$Δ'$，这是在扰动磁场的正常分量的径向导数的归一化跳跃的极向平均值。我们还发现，在分界线附近，能量原理的$δW$可能是负的（这通常被用来表明模式是不稳定的，如在圆柱理论中），但增长率可以任意小。
2009-02-20 physics.plasm-ph
Plasma response to resonant magnetic perturbations near rotation zero-crossing in low torque plasmas
托卡马克装置基座顶部等离子体对共振磁扰动（RMP）的响应是实现边缘局域模（ELM）抑制的关键。由于旋转过零的径向位置在确定RMP的场穿透阈值中起着关键作用，因此等离子体响应在低输入扭矩等离子体中可能是不同的。在这项工作中，线性MHD代码MARS-F被应用到揭示的等离子体响应RMP的依赖于旋转过零点的旋转轮廓扫描的基础上的EAST平衡。结果表明，当过零点出现在有理曲面附近时，等离子体响应增强。等离子体响应的旋转过零的位置的依赖关系是很好的拟合由一个双高斯，表明在这种增强的两个效果。一种是由旋转屏蔽效应引起的，表现为宽基底（宽度约为10-20 krad/s），另一种是由电阻性奇异层效应引起的，表现为局部峰值（宽度约为3-4 krad/s）。峰的宽度与电阻性奇异层宽度成比例。等离子体位移表明，当零交叉点位于奇异层内时，响应类似撕裂，而当零交叉点远离奇异层时，响应类似扭结。当局部转动的绝对值不大于10-20 krad/s时，磁岛宽度在峰值处的增加仅为2倍左右。在EAST ELM抑制放电中的等离子体响应的建模中进一步证实了这一点。尽管$E\times B$旋转中存在过零点，但电子垂直旋转中不存在过零点，但使用这两种旋转轮廓获得的等离子体响应没有显着差异。这表明，基座顶部附近的旋转不应远离零，但可能不需要过零来访问ELM抑制。
2021-07-02 physics.plasm-ph
The Role of Edge Resonant Magnetic Perturbations in Edge-Localized-Mode Suppression and Density Pump-out in low-collisionality DIII-D Plasmas
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；General Atomics（通用原子能公司）；Max-Plank-Institut fur Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
利用TM1代码进行双流体非线性MHD模拟，表明H模台基顶部和底部磁岛的形成，以及台基梯度区共振场的强屏蔽，可解释低碰撞率DIII-D等离子体中n=2共振磁扰动导致的ELM抑制和密度排出。
2026-07-01 physics.plasm-ph
Effects of the Internal Transport Barrier in the plasma confinement with Resonant Magnetic Perturbations
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Federal do Paraná（巴拉那联邦大学）
本研究提出含内输运垒的电流解析模型，通过哈密顿映射分析发现反向剪切拓扑虽利于低电流下ELM控制，但显著降低了对RMP导致全局约束丧失的安全裕度。
2026-09-24 nlin.CD physics.plasm-ph
Nitrogen-induced ELM suppression and confinement improvement in the EAST tokamak with a full metal wall
School of the Gifted Young, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学少年班）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）；School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学核科学与技术学院）；Southwestern Institute of Physics（西南物理研究所）
本文报道了在EAST全金属壁托卡马克中，通过注入氮气实现无ELM的H模运行，同时显著提高能量约束，并识别出台座脚处的耗散捕获电子模（DTEM）作为关键机制。
2026-05-27 physics.plasm-ph
MHD simulations of formation, sustainment and loss of Quiescent H-mode in the all-tungsten ASDEX Upgrade
本文利用非线性扩展 MHD 模拟重现全钨 ASDEX Upgrade 的 QH-mode 形成与维持，提出边缘模与安全因子相互作用的饱和机制，并解释密度阈值上 QH-mode 终止及向 ELM 转变。
2023-07-12 physics.plasm-ph
Effect of resonant magnetic perturbations on low collisionality discharges in MAST and a comparison with ASDEX Upgrade
持续的ELM缓解已实现MAST和AUG使用RMP的范围内的环形模式数在一个广泛的区域低到中等的碰撞放电。ELM能量损失和偏滤器靶处的峰值热负荷已经降低。ELM缓解阶段通常与等离子体密度和总存储能量的下降相关联。在MAST上的一个特定场景中，通过仔细调整燃料，可以抵消密度下降，并产生具有减轻的ELM的等离子体，降低偏滤器峰值热通量，并使基座高度和受限能量的退化最小。虽然所施加的共振磁扰动场可以是MAST和AUG上ELM缓解开始的良好指标，但在某些情况下并非如此，并且明确强调需要考虑等离子体对所施加扰动的响应。等离子体响应的计算表明，ELM频率的增加与等离子体的边缘剥离-撕裂响应的大小和X点区域等离子体边界的畸变有关。
2014-12-24 physics.plasm-ph
Impact of ELM control techniques on tungsten sputtering in the DIII-D divertor and extrapolations to ITER
自由流加再循环模型（FSRM）最近被开发来理解和预测钨总侵蚀率偏滤器在边缘局域模式（ELMs）。在这项工作中，FSRM进行了测试对实验测量的W溅射在ELMs，通过快速WI光谱进行。使用各种控制技术，包括吹气，中性束加热，和等离子体整形，以修改基座的稳定性边界，从而ELM的行为观察到良好的协议。ELM缓解丸起搏观察到强烈减少W溅射冲洗C杂质从基座和降低偏滤器靶电子温度。没有减少W溅射的应用过程中观察到的共振磁微扰（RMP），在FSRM的预测相反。这种差异的潜在来源进行了讨论。最后，FSRM的框架被用来预测内ELM W溅射率在ITER。它的结论是，W的侵蚀在ELMs在ITER将主要由自由流燃料离子，但自由流种子杂质（N或Ne）可能会增加侵蚀率显着，如果存在于基座中，甚至在1%的水平。由于靶电子温度很低，杂质再循环预计不会引起ITER中显著的W侵蚀。
2019-11-06 physics.atom-ph physics.plasm-ph
First step toward multi machine ELM energy scalings and extrapolations to SPARC and ITER
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Commonwealth Fusion Systems（联邦聚变系统公司）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Max–Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Consorzio RFX（RFX联盟）；Oak Ridge Associated Universities（橡树岭联合大学）
本研究基于7台托卡马克的多装置数据库，建立了I型与小/QCE型ELM的能量损失定标关系，完成了向SPARC和ITER相关工况的初步外推，为未来反应堆工况预测提供了基础。
2026-08-24 physics.plasm-ph
Multimodal Super-Resolution: Discovering hidden physics and its application to fusion plasmas
Princeton University（普林斯顿大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Chung-Ang University（中央大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Seoul National University（首尔大学）
本文提出多模态机器学习超分辨率方法，利用诊断间隐藏相关性生成超分辨率数据，首次实验验证磁岛模型，助力ELM稳定化及ITER聚变堆发展。
2024-11-05 cs.AI physics.plasm-ph
Overview of recent physics results from MAST
MAST的新结果，重点验证模型，以推断未来的设备。在启动实验期间的测量已经示出了体离子温度上升如何与重连场的平方成比例。在电流斜升期间，模型无法正确预测电流扩散。已经进行了实验，看边缘和核心湍流。在边缘，详细的研究揭示了灯丝特性如何决定近和远SOL密度分布。在核心中的内禀旋转和电子尺度湍流已被测量。快离子梯度通过鱼骨模式重新分布快离子的作用导致了MAST升级中中性束注入器的重新设计。在H模式中，在基座顶部的湍流已被证明是一致的，由于电子温度梯度模式。一个重连过程似乎发生在ELMs和灯丝释放的数量决定了在偏滤器的功率分布。共振磁扰动可以减轻ELMs提供的边缘剥离响应最大化和核心扭结响应最小化。环形模数n>1的本征误差场的减轻已被证明对等离子体性能是重要的。
2016-11-18 physics.plasm-ph
