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
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
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
The effects of H blistering and ELMs on the thermal fatigue cracking of W by strikepoint sweeping
H植入延缓W裂纹产生，ELM预裂纹与扫过结合导致局部熔化和滴落形成，研究揭示了等离子体接触面热疲劳机制。
2025-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Impact of triangularity on edge transport and divertor detachment: a SOLPS-ITER study of TCV L-mode plasmas
通过SOLPS-ITER模拟TCV托卡马克正负三角形度L模放电，发现仅磁几何不足以解释偏滤器脱靶差异，负三角形度需更低粒子扩散率，交叉场输运改变是关键因素。
2025-06-04 physics.plasm-ph
Impact of repetitive ELM transients on ITER divertor tungsten monoblock top surfaces
本研究针对ITER中不受控I型ELM重复瞬态导致偏滤器钨单体顶面熔化损伤的问题，利用MEMENTO代码建模，揭示表面形变与小角度热负荷耦合加剧损伤的机制，指出允许运行空间具有历史相关性。
2024-06-23 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
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
I-mode pedestal relaxation events at ASDEX Upgrade
I模式约束机制可以以小的边缘温度下降为特征，这可以导致沉积到偏滤器靶上的能量的增加。在这项工作中，我们表明，这些事件都与电子温度和密度边缘分布的松弛，最大的下降发现在基座顶部的位置。边缘轮廓的稳定性分析表明，操作点远离理想的剥离-气胀边界。此外，我们表明，这些事件出现接近的H-模式转换在ASDEX升级的典型的I-模式操作空间，并没有进一步增强的能量约束时，发现它们发生。此外，刮落层运输在这些事件中被发现是非常相似的I型ELMs，关于时间尺度（$\approx$ 800 $μ$ s），灯丝传播，在中平面和内部和外部偏滤器沉积的能量之间的不对称的环形不对称的能量流出。特别是，后者揭示了更多的能量到达外偏滤器目标。最后，偏滤器峰值能量注量的第一次测量报告，并预测ARC -一个反应堆设计在I-模式下运行-绘制。
2020-06-20 physics.plasm-ph
Ion Temperature Measurements in the MAST-U Divertor During Steady State Plasmas and ELM Burn Through Phenomena
本研究利用RFEA测量MAST-U偏滤器的离子温度，对比了稳态下与LP测得的电子温度，捕捉了ELM烧穿的动力学过程，获得了相关温度数据与比值结果。
2024-12-10 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
I-mode pedestal relaxation events in the Alcator C-Mod and ASDEX Upgrade tokamaks
在某些条件下，I模式等离子体可以具有基座弛豫事件（PRE），其瞬时增强到达偏滤器靶板的能量。为了揭示它们的外观、特性和到达偏滤器靶的能量，对两台托卡马克装置$-$ Alcator C-Mod和ASDEX Upgrade $-$进行了对比研究。研究发现，PRE仅出现在I模放电的一个子集中，主要是当等离子体接近H模跃迁时。此外，触发不稳定性的性质进行了讨论，通过比较测量接近两个设备中的分界线。从受限区域的PRE相对能量损失随着基座顶部碰撞性$ν_{\mathrm{ped}}^*$的减小而增加。此外，在基座顶部的相对电子温度下降，这是有关的传导能量损失，增加与减少$ν_{\mathrm{ped}}^*$。最后，将两种装置中偏滤器上测量的PRE引起的峰值平行能量通量与[1]中介绍的I型ELM模型进行比较。该模型提供了一个上边界的PRE能量注量数据，而下边界被发现，通过将模型除以三。这两个边界用于预测未来的设备，如DEMO和ARC。
2021-09-06 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
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
Forecasting the first Edge Localized Mode (ELM) after LH-transition with a neural network trained on Doppler Backscattering data from DIII-D
Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Tohoku University（东北大学）
本文利用DIII-D的多普勒反散射数据训练神经网络，预测LH转变后首次边缘局域模的发生，模型在100ms前准确预报，为提前实施缓解措施奠定基础。
2026-09-23 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
Solitary magnetic perturbations at the ELM onset
边缘局域模（ELM）允许维持托卡马克H模等离子体的足够纯度，从而实现稳态H模。另一方面，在未来的装置中，ELM可能会导致偏滤器功率通量密度远远超过可容忍的材料极限。每个ELM的能量损失的大小由ELM的非线性阶段中的饱和效应决定，这在目前是很难理解的。孤立磁扰动（SMPs）被确定为100 kHz以下的径向磁波动的主要特征。它们通常在接近基座侵蚀开始时（+-0.1ms）观察到。SMP是场取向的结构，在电子抗磁漂移方向上以大约10 km/s的垂直速度旋转。垂直速度的比较表明，扰动唤起SMP位于分界线或内部。对非常明显的例子的分析表明，每个环形圈的峰值数为1或2，这明显低于线性稳定性计算中的相应数值。与磁信号的强峰值相结合，这导致类似于棕榈树模式、边缘蛇或外部模式的模式的孤立外观。这种行为已经被量化为孤独性，并与主要等离子体参数相关。SMP可以被认为是起源于分界线或更内部的非线性ELM相的特征。因此，他们提供了一个手柄，调查从线性过渡到非线性ELM阶段。通过与喷气成像数据的比较，可以将分界线处或分界线内的非线性阶段和刮削层（SOL）中的非线性阶段的成像过程相关联。SMP的通过和径向细丝传播的开始之间的连接已经被发现。最终，与SMP相关的发现可能有助于未来的非线性ELM演化的定量理解。
2012-02-16 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
Simulations of edge and SOL turbulence in diverted negative and positive triangularity plasmas
本研究采用多保真度方法结合回旋动理学与漂移简化流体模拟，首次探究了负三角度对边缘与SOL湍流的影响，发现NT能显著降低湍流热通量并减小偏滤器靶板上的平行热通量宽度。
2025-04-01 physics.plasm-ph
Transition from no-ELM response to pellet ELM triggering during pedestal build-up -- insights from extended MHD simulations
颗粒ELM触发是一个完善的方案，用于将两次连续ELM碰撞之间的时间缩短到低于其自然值。可靠的ELM起搏已在几种器械中通过实验证明，可显著提高ELM频率。然而，它也表明，由于所谓的滞后时间，频率不能任意增加。在先前的自然或触发ELM碰撞之后的这段时间内，既不发生自然ELM碰撞，也不可能通过弹丸喷射触发ELM碰撞。在本文中，颗粒ELM触发模拟在两个方面超越了以前的研究。首先，现实ExB和抗磁背景流。第二，在基座建立的不同阶段注入颗粒。这允许在模拟中第一次恢复滞后时间并详细研究它。一系列的非线性扩展MHD模拟进行调查的等离子体动力学在不同的时间点注入过程中的基座建立。实验观察到的滞后时间是定性再现良好。特别是，观察到一个急剧的过渡之间的制度，其中没有ELM可以被触发和制度，弹丸注射导致ELM崩溃。通过颗粒参数和注射时间的变化，详细研究和比较了这两种方案，揭示了非线性动力学的显着差异。当ELM碰撞被触发时，环形模式谱明显更宽，增强了随机性，因此也增强了沿磁场线的热能损失。在偏滤器靶的热通量中，观察到明显的环形不对称。在导致深穿透的高注入速度的情况下，还观察到芯模的激发，如$2/1$新经典撕裂模。
2020-12-24 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
