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
The physics of ELM-free regimes in EUROfusion tokamaks
Max-Planck-Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；Ecole Polytechnique Federale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；University of Seville（塞维利亚大学）；United Kingdom Atomic Energy Authority（英国原子能管理局）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Laboratory for Plasma Physics LPP-ERM/KMS（等离子体物理实验室 LPP-ERM/KMS）；CIEMAT（西班牙能源、环境和技术中心）
研究无大型类型I ELM操作场景的物理机制，探讨NT和QCE区域的运输特性及理想MHD模型发展，评估QCE在ITER和未来反应堆中的可行性。
2026-04-22 physics.plasm-ph
Turbulent Transport-Limited Pedestals in Tokamaks
本文提出输运阈值模型，分析托卡马克边缘台基在ETG等湍流作用下的宽度—高度标度，并结合MAST-U、NSTX和DIII-D实验解释无ELM运行条件。
2025-05-14 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
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
Theory of Edge Localized Mode Suppression by Static Resonant Magnetic Perturbations in the DIII-D Tokamak
研究了DIII-D放电#158115基座区等离子体对外部产生的静态（n=2）共振磁扰动（RMP）的响应。在该特定放电中，RMP的共振振幅以1 Hz的频率以摆线方式调制。Hu，Nazikian等人采用合理的假设，即基座顶部的模式穿透是RMP诱导抑制边缘局域模（ELMs）的充分必要条件，（2019）可以定量方式解释在DIII-D放电#158115中观察到的密度泵出和RMP诱导的ELM抑制阈值。本文的主要目的是利用解析理论进一步简化Hu，Nazikian等人的模型，以这样的方式，可以在几分钟的实时时间内对DIII-D H模式放电中RMP诱导的ELM抑制进行完整模拟。第二个目的是获得一个更准确的理解的物理机制，在DIII-D托卡马克RMP诱导的ELM抑制。
2019-09-18 physics.plasm-ph
Kinetic instabilities that limit β in the edge of a tokamak plasma: a picture of an H-mode pedestal
利用巨磁球形托卡马克（MAST）重建的等离子体平衡具有足够的分辨率来捕捉等离子体在边缘局域模（ELM）之间的短时间内的演化。紧接着ELM之后，压力P和密度ne的陡梯度在分界线附近形成了裂缝，然后它们扩展到核心。本地陀螺动力学分析的ELM周期揭示了占主导地位的微观不稳定性在垂直波长的离子拉莫尔半径的顺序。这些是基座中的动力学气球模式（KBM）和靠近基座顶部的核心中的微撕裂模式（MTM）。不断发展的增长率谱，支持使用人工局部平衡扫描的陀螺动力学分析，提出了一个新的物理图片的形成和逮捕这个基座。
2012-05-14 physics.plasm-ph
Experimental conditions to suppress edge localised modes by magnetic perturbations in the ASDEX Upgrade tokamak
在ASDEX升级装置上研究了低密度高约束模（H模）等离子体中磁微扰（MP）完全抑制边缘局域模（ELM）的进入条件。在我们的实验中，完全ELM抑制的主要经验要求是：1。MP的极向光谱必须对准，以获得来自弱稳定扭结模式的最佳等离子体响应，这放大了扰动，2。等离子体边缘密度必须低于临界值$3.3 \times 10^{19}$ ~m $^{-3}$。边缘碰撞性在$ν^*_i = 0.15-0.42$（离子）和$ν^*_e = 0.15-0.25$（电子）的范围内。然而，我们的数据并没有显示边缘碰撞性是控制ELM抑制的关键参数。3.基座压力必须保持足够低，以避免小型ELM的不稳定。这一要求意味着与其他类似等离子体中未缓解的ELMy H模式相比，基座压力通常系统性降低30%。4.边缘安全系数$q_{95}$位于某个窗口内。在迄今为止探测的范围内，已经确定了$q_{95}=3.5-4.2$，一个这样的窗口，$q_{95}=3.57-3.95$。在迄今为止遇到的等离子体旋转的范围内，没有发现明显的等离子体旋转ELM抑制的阈值，这包括在整个基座区域中具有大的交叉场电子流的情况，对于这种情况，双流体MHD模型预测，电阻性等离子体对所施加的MP的响应被屏蔽。
2018-06-29 physics.plasm-ph
Time-Resonant Tokamak Plasma Edge Instabilities?
在2012年联合欧洲圆环（JET）实验活动期间的两周时间内，相同的高约束等离子体重复了151次。分析数据集以产生边缘局部等离子体不稳定性（“ELMS”）之间的等待时间的概率密度函数（pdf）。结果完全出乎意料。而不是一个光滑的单峰pdf，连续的4-5个尖锐的最大值和最小值均匀地分开7-8毫秒的intervention. In这里，我们探讨了这种新观察到的现象的原因，并得出结论，这是由于自组织等离子体现象或等离子体和实时控制系统之间的相互作用。如果最大值是ELM更容易触发的“谐振”频率的结果，那么未来的ELM控制技术可以，而且可能会使用它们。无论哪种方式，这些结果都需要对ELMing过程有更深入的了解。
2013-10-01 physics.plasm-ph
Sub-microsecond temporal evolution of edge density during edge localized modes in KSTAR tokamak plasmas inferred from ion cyclotron emission
在KSTAR托卡马克装置的边缘局域模（ELM）中，在等离子体外边缘质子回旋频率的谐波处检测到离子回旋辐射（ICE）。在ELM崩溃期间，发射通常会向下（偶尔向上）啁啾，并由受限的3MeV聚变产生的质子驱动，这些质子从等离子体核心有很大的漂移。我们充分利用动力学模拟在多个等离子体密度，以配合啁啾ICE的时间演变功能。这产生了一个独特的，非常高的时间分辨率诊断的崩溃边缘基座密度。
2017-02-06 physics.plasm-ph
On the genesis and nature of Palm Tree Modes in the JET tokamak
在JET托卡马克装置的边缘等离子体中观察到一种长寿命的、高度局域化的结构，称为棕榈树模（PTM）。虽然PTM是有据可查的，但对产生这些结构的机制知之甚少。在PTM的情况下，ELM后体，它的成因通常被解释为遍历的磁场由于边缘局域模式和种子磁岛的出现，演变成PTM后。在这项研究中，我们试图调用一个创建机制的基础上的概念和观察边缘等离子体湍流。等离子体湍流的一个有趣的方面是在刮削层（SOL）中出现相干的长寿命结构。这些具有较高或较低等离子体密度的局部和磁场对准区域称为斑点和空穴。测量表明，这些细丝携带平行电流。因此，我们在这里解释ELM细丝作为大质量的斑点和这些细丝之间的空隙作为孔。我们表明，一个正向建模的封闭电流灯丝上的q=3的表面产生类似的磁波动，测量的JET在容器中的磁拾波线圈，如果PTM存在。由此我们推断，如果在ELM碰撞后在q=3的表面上捕获孔，则生成PTM等效签名。如果ELM灯丝本身在q=4的表面上被捕获，则出现相当于外模的签名。
2021-06-22 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
A sandpile model with tokamak-like enhanced confinement phenomenology
当控制再分布尺度长度的参数变化时，磁约束等离子体的约束现象特征自然地从简单的沙堆算法中显现出来。密切的类似物被发现为增强的限制，边缘非线性，和边缘局域模式（ELMs），以及它们之间的定性相关性。这些结果表明，托卡马克观测雪崩运输有很深的联系存在增强约束和ELMs。
2001-02-02 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Structure of Micro-instabilities in Tokamak Plasmas: Stiff Transport or Plasma Eruptions?
本文给出了描述托卡马克等离子体微不稳定性的二维本征模方程的解，证明了模式结构和稳定性对等离子体剖面的敏感性。在参数空间的狭窄区域内，在特定的等离子体轮廓下，发现了托卡马克外侧气球的最大不稳定模式。这对应于气球模式的传统图片。然而，对于大多数配置文件，这种模式不能存在，而是一个更稳定的模式被发现，气球更接近等离子体的顶部或底部。良好的定量协议与1D气球分析被发现提供的约束与高阶轮廓的影响，往往被忽视，被考虑在内。从这个一般模式到更不稳定的气球模式的突然过渡可能发生临界流剪切，提供了一个候选模型，为什么一些实验观察到小等离子体爆发（边缘局部模式，或ELMs），而不是大的I型ELMs。
2014-09-04 physics.plasm-ph
ELM-free Enhanced Dα H-mode with Near Zero NBI Torque Injection in DIII-D Tokamak
在DIII-D托卡马克近零NBI转矩注入下探索了无ELM的EDA H模式，通过时间分辨测量与CGYRO模拟揭示边缘准相干模式（QCM）可能源于捕获电子模式（TEM）不稳定性。
2024-02-09 physics.plasm-ph
Nonlinear Dynamics of Current-Carrying ELM Filaments: Spiral Vorticity, Rotation, and Velocity Suppression
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；ITER-India, Institute for Plasma Research（印度国际热核聚变实验堆计划，等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究利用简化电磁流体模型探究载流ELM细丝非线性动力学，发现平行电流抑制其径向速度，改变电流源结构致螺旋涡度等，使细丝从传播态转为旋转自组织电磁结构，为ELM细丝动力学提供新见解。
2026-07-21 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
Robust avoidance of edge-localized modes alongside gradient formation in the negative triangularity tokamak edge
本文在DIII-D上证明强负三角变形位形能在广泛等离子体条件下稳健抑制所有边缘局域模，并发现其边缘压强梯度显著陡于传统L-mode，为NT反应堆集成提供重要前景。
2023-05-22 physics.plasm-ph
Modeling of plasma transport during edge-localized mode in tokamak using a kinetic Vlasov-Poisson code
Ghent University（根特大学）
本文开发了基于有限体积法的动理学代码KOBRA，采用自适应网格细化（AMR）模拟托卡马克ELM输运，在保持精度的同时减少30-40%内存并加速至两倍。
2026-09-11 physics.plasm-ph
Distinguishing Cause from Correlation in Tokamak Experiments to Trigger Edge Localised Plasma Instabilities
一般的问题被认为是：我们如何才能确定的概率，否则quasirandom事件，已被触发的外部影响？一个具体的问题是量化的技术成功触发，从而控制，边缘局部等离子体不稳定性（ELMs）在磁约束聚变（MCF）实验。这种技术的发展是必不可少的，以确保在大型MCF聚变装置的组件上的耐受热负荷，并且是必要的，它们的发展成为经济上成功的发电厂。贝叶斯概率理论被用来严格制定的问题，并提供一个正式的解决方案。准确，但务实的方法来估计触发概率，并说明与实验数据。这使得实验结果可以被定量评估，并形成严格的量化结论。示例应用包括评估ELM的触发是统计过程还是确定性过程，以及建立阈值以确保ELM被可靠地触发。
2014-11-03 physics.data-an physics.plasm-ph
Identifying low-dimensional dynamics in Type-I edge-localised-mode processes in JET plasmas
边缘局域模（ELM）测量可再现类似的等离子体在联合欧洲环（JET）托卡马克，不同的只是在他们的气体的吹气率，分析在序列中的模式的间隔ELM时间间隔。据发现，ELM的类别经验定义为I型-通常更有规律，频率较低，并具有较大的幅度比其他ELM类型-拥抱基本上不同的ELMing过程。通过使用延迟时间图量化ELM间时间间隔序列中的结构，我们揭示了不同的相空间动态之间的过渡，这意味着不同的底层物理过程之间的过渡。用于这些不同ELMing过程之间的这些转变的控制参数是气体膨化速率。
2013-04-08 physics.plasm-ph
Resonant magnetic perturbations and divertor footprints in poloidally diverted tokamaks
本文导出了极向偏转托卡马克平衡中偏滤器撞击点分裂和共振磁扰动（RMP）产生的磁岛宽度的一般公式。假设RMP是由线圈在低场侧，如用于控制边缘局域模（ELMs）的线圈产生的，它被证明是在边缘的不同磁表面上的岛的宽度和偏滤器分裂的量是相互关联的。解释提供了对齐的最大值的扰动光谱与安全系数的配置文件-经验上观察到的效果在模型中的许多扰动线圈设计。
2010-05-20 physics.plasm-ph
New plasma regimes with small ELMs and high confinement at the Joint European Torus
新的等离子体制度与高约束，低芯杂质积累和小的边缘局域模（ELMs）扰动已获得接近ITER条件下的磁约束等离子体从联合欧洲环（JET）托卡马克。这种制度是通过优化的粒子燃料条件，触发一个自组织状态的旋转和离子温度的强烈增加和边缘密度的降低。核心和边缘等离子体区域之间的相互作用导致湍流水平降低和向外的杂质对流。这些结果为在具有金属壁环境的托卡马克中产生聚变能的标准等离子体的有吸引力的替代方案铺平了道路，例如ITER中预期的那些
2021-03-08 nucl-ex physics.plasm-ph
Direct observation of current in type I ELM filaments on Asdex Upgrade
磁约束等离子体经常受到弛豫振荡伴随着大的输运事件。这是特别的情况下，高约束制度的托卡马克，这些事件被称为边缘局域模式（ELMs）。它们导致高约束的暂时击穿，并导致面向等离子体的部件上的高功率负载。ELM产生的现有理论依赖于边缘电流和边缘压力梯度超过临界值的组合效应，这导致中间模式数（$n \cong 10-15$）结构（\emph{filaments}）定位在垂直平面中并沿着场线延伸。它在这里示出的详细的本地化测量的三个组件的磁场扰动进行的一个单独的I型ELM灯丝，这些灯丝携带大量的电流。这些观测结果为了解ELM的动力学提供了必要的信息。
2011-01-14 physics.plasm-ph
Non-linear extended MHD simulations of type-I edge localised mode cycles in ASDEX Upgrade and their underlying triggering mechanism
一个触发机制负责的边缘局域模式（ELMs）在融合等离子体中的爆炸性发作确定的执行，第一次，重复的I型ELMs的非线性磁流体动力学模拟。简单地说，ELM崩溃之前，不稳定和稳定条款的影响，在不同的时间尺度由一个越来越遍历磁场之间的非线性相互作用所造成的轴对称背景等离子体和增长的非轴对称扰动。时间尺度的分离促使ELM崩溃的爆炸性增长，即比指数增长更快，持续${\sim}$ 500 $μ$ s。模拟的ELM碰撞的持续时间和大小与ASDEX升级中的I型ELM在质量上进行了比较。正如I型ELM所预期的那样，获得了模拟中的加热功率与ELM重复频率之间的正比关系。这里提出的模拟是一个重要的一步，朝着预测建模的ELMs和评估缓解技术在ITER和其他未来的托卡马克。
2020-10-26 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
ELM control with RMP: plasma response models and the role of edge peeling response
共振磁微扰（RMP）已被广泛证明是一种可行的技术，用于减轻或抑制大边缘局域模（ELMs）。与此相关的是近年来大量的理论和建模工作。在文献中已经提出了各种模型描述的等离子体响应的RMP字段，并简要回顾了这项工作。尽管它们简单，线性响应模型可以提供替代标准，而不是基于真空场的标准，用于指导线圈配置的选择，以实现ELM的最佳控制。边缘剥离响应的RMP字段的作用被示出为在低碰撞等离子体中的ELM缓解的关键指标，在各种托卡马克装置。
2016-07-05 physics.plasm-ph
Pellet fuelling with edge-localised modes controlled by external magnetic perturbations in MAST
在MAST托卡马克装置上演示了利用浅冻结粒子对等离子体进行加料，同时利用外部磁场扰动对边缘局域模（ELM）进行抑制。后丸粒颗粒损失主要由ELM和ELM间气体燃料。结果表明，后丸ELMs的大小可以控制由外部磁场扰动。颗粒后ELM从颗粒沉积区的大部分（包括具有正密度梯度的区域）去除颗粒。解释这种特殊性的颗粒损失的机制建议。
2014-07-02 physics.plasm-ph
Machine-Learning enabled analysis of ELM filament dynamics in KSTAR
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Korea Institute of Fusion Energy（韩国聚变能源研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
利用电子回旋发射成像（ECEI）诊断系统研究了托卡马克等离子体在高约束模式下与边缘局域模（ELMs）相关的边界结构的产生和动力学过程。ECEI允许推断电子温度的变化，往往在极向截面。在此之前，详细的分析的惯性动力学和分类的前兆ELM崩溃已经手动完成。我们提出了一个基于机器学习的模型，能够自动识别ELM细丝的位置，空间范围和幅度。该模型是一个深度卷积神经网络，已经在KSTAR托卡马克的大量手动标记的ECEI数据集上进行了训练和优化。一旦经过训练，该模型达到了93.7%的精度，并允许在看不见的ECEI数据中鲁棒地识别等离子体细丝。训练的模型是用来表征ELM灯丝动态在一个单一的H模式等离子体射击。我们确定准周期振荡的细丝的大小，总热含量，和径向速度。这些量的详细动态表现出强烈的相互关联，并在碰撞前和ELM碰撞阶段出现质的不同。
2022-04-02 cond-mat.dis-nn cs.AI physics.ins-det
Effect of detachment on Magnum-PSI ELM-like pulses: II. Spectroscopic analysis and role of molecular assisted reactions
本研究通过光谱分析探究脱离对Magnum-PSI ELM类似脉冲的影响，发现分子辅助反应在势能交换中关键，分子激活复合在高气压下贡献三分之一的复合率，并初步获得能量损失指标。
2023-12-26 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
Ion energy measurements on MAST using a midplane RFEA
利用中平面减速场能量分析仪（RFEA）对巨型球形托卡马克（MAST）H模等离子体刮除层中的离子能量进行了边间局域模（ELM）期间以及I型和III型ELM期间的测量。在间ELM期间，在距离最后一个封闭的通量表面（LCFS）3至8厘米，离子温度为20至70电子伏特已被测量，给出离子与电子的温度比为2至7，平均值为4。在III型ELMs，离子温度为50电子伏特已被测量3至6厘米的LCFS，降低到30电子伏特的距离11至16厘米的LCFS。在I型ELMs期间，在距离LCFS 10至15 cm处测量到40 eV的离子温度。
2013-06-27 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
Effect of detachment on Magnum-PSI ELM-like pulses: I. Direct observations and qualitative results
本研究在Magnum-PSI装置中复现托卡马克偏滤器条件，通过增加中性气压实现靶脱离，发现高气压可使类ELM脉冲能量在体积内完全耗散，并划分出ELM能量耗散的三个阶段。
2024-04-30 physics.plasm-ph
Operational Space and Plasma Performance with an RMP-ELM Suppressed Edge
本文通过比较AUG、DIII-D、EAST和KSTAR装置数据，系统研究了RMP抑制ELM等离子体的运行空间与性能定标，发现跨装置一致的台基密度极限，并证实外推至ITER和SPARC时无显著性能损失。
2024-03-06 physics.plasm-ph
Multiscale Modelling for Tokamak Pedestals
基座建模对于预测未来聚变装置的性能至关重要。目前的建模工作要么缺乏动力学物理，要么计算复杂性过高。为了改善这些问题，我们采取了第一性原理的多尺度方法的基座。我们将提出三组独立的方程，分别涵盖边缘局部化模式、ELM间基座和基座湍流的动力学。这些方程应该如何相互耦合的详细内容。这个框架是完全自洽的，它是来自第一原理的手段，在适当的小参数的渐近展开。推导利用狭窄的基座区域，小的热回旋半径，和低等离子体$β$典型的电流基座操作，以实现其简化。这个框架和gyrokinetics之间的关系进行了分析，并探讨了直接匹配到多尺度gyrokinetics这个框架的可能性。我们的模型和文献中的其他模型进行了详细的比较。最后，这个框架匹配到一个开放的场线区域的潜力进行了讨论。
2018-04-12 physics.plasm-ph
Characterization of the ELM-free Negative Triangularity Edge on DIII-D
本研究针对DIII-D托卡马克中负三角形度等离子体的无ELM边缘特性展开，明确了临界三角形度阈值，揭示了其无ELM运行的机制与性能优势，为聚变堆芯部集成问题提供了潜在解决方案。
2024-05-17 physics.plasm-ph
Nuclear Fusion Knowledge Graph Guided Edge-Localized Mode Recognition on EAST
School of Computer Science and Technology, Anhui University（安徽大学计算机科学与技术学院）；Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University（清华大学计算机科学与技术系）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）
针对深度时间序列模型在ELM识别中缺乏物理知识利用且易混淆相似类别的问题，提出KGF-ELM知识图谱融合网络，通过双层级可靠性感知融合机制增强特征并修正分类结果。
2026-10-02 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
Hollow toroidal rotation profiles in strongly electron heated H-mode plasmas in the ASDEX Upgrade tokamak
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）；VTT（芬兰技术研究中心VTT）
本研究探讨了ASDEX升级托卡马克中强电子回旋共振加热条件下I型ELMy H模式等离子体环形动量输运特性，发现强电子加热下空心旋转剖面的形成机制，揭示了内在扭矩与向内对流对维持有利旋转剖面的重要性。
2026-04-01 physics.plasm-ph
Two-fluid and magnetohydrodynamic modelling of magnetic reconnection in the MAST spherical tokamak and the solar corona
扭曲磁通量绳普遍存在于空间和实验室等离子体中，通过磁重联使这种磁通绳合并是重组磁场和释放自由磁能的重要机制。并合压缩方案是一种可能的球形托卡马克启动方案，已在Mega托卡马克球形托卡马克MAST上得到应用。两个载流的等离子体环或通量绳通过它们的同类电流的相互吸引而彼此接近，并通过磁重联合并成一个单一的等离子体环，并伴随着大量的等离子体加热。报道了该过程的二维电阻MHD和Hall MHD模拟，并给出了离子和电子温度分布的新结果。还描述了基于松弛理论的模型，该模型现在被扩展到紧纵横比几何。该模型允许预测最终的合并状态和加热。的太阳日冕加热的松弛模型的影响进行了讨论，并提出了一个模型的合并两个或多个扭曲的日冕通量绳，允许不同的意义上的扭曲。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Radiative pulsed L-mode operation in ARC-class reactors
本研究提出ARC级高辐射脉冲L模式燃烧等离子体方案，通过脉冲感应运行和高场设计在低约束下实现超1000MW聚变功率，经模拟验证可行性，为托卡马克反应堆提供新的发展方向。
2022-09-09 physics.plasm-ph
Nonlinear reconnecting edge localized modes in tokamaks
利用三维电阻磁流体力学数值模拟研究了托卡马克中的非线性边缘局域模。由于非轴对称的重连电流片不稳定性，即所谓的剥离状边缘局域模，在环周围缠绕的相干载流细丝（带状）结构是非线性形成的。这些快速增长的模式饱和打破轴对称电流层隔离等离子体边缘附近，并通过径向向外排出电流和放松它回来，通过重复的松弛周期。边缘局域模产生的局部双向涨落感应电动势（emf），即发电机作用，使轴对称电流密度弛豫，在边缘附近形成电流空穴。
2017-02-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Fluctuations in Gyrokinetic Simulations of Tokamak Scrape-Off Layer Turbulence
理解托卡马克边缘和刮削层（SOL）中的湍流输运物理是研制成功聚变堆的关键。在这些区域中的动态起着关键作用，在实现高融合性能，通过确定边缘基座，抑制H模式中的湍流。此外，反应堆的存活率由容器壁的热负荷决定，因此了解热量沿SOL中的开放磁场线流动时的湍流扩散非常重要。大幅波动、磁X点几何形状以及等离子体与材料壁的相互作用使得模拟边缘/SOL中的湍流比核心区域更具挑战性，需要专门的陀螺动力学代码。此外，包括在陀螺运动模拟，可以处理边界等离子体的独特挑战的电磁效应是至关重要的理解的现象，如基座和ELMs，电磁动力学预计是重要的。在这篇论文中，我们开发了第一个能力来模拟开放磁场线上的电磁回旋湍流。这是一个重要的一步，全面的电磁陀螺运动模拟的耦合边缘/SOL系统。通过使用一个连续的全f的方法，通过一个节能的不连续Galerkin（DG）离散方案，避免了安培抵消问题，我们表明，电磁波动可以处理在一个强大的，稳定的，和有效的方式在Gkeyll代码的gyrokinetic模块。然后，我们提出的结果，大致模拟刮落层的国家球形环面实验（NSTX），并表明电磁效应可以影响斑点的动力学和运输。我们还制定了gyrokinetic系统在现场对齐的坐标建模现实的边缘和刮落层的几何形状在实验中。
2021-03-30 physics.plasm-ph
Magneto-Hydrodynamic Simulations of Pedestal Instabilities for Tokamak Plasmas with Different Ion Masses
本文利用JOREK扩展MHD模拟研究了ASDEX Upgrade H模台基不稳定性的同位素效应，发现离子质量变化影响较小且无法重现JET实验差异，表明需引入小尺度湍流等效应。
2024-08-08 physics.plasm-ph
Drift reduced Landau fluid model for magnetized plasma turbulence simulations in BOUT++ framework
最近在BOUT++框架内对漂移减少的朗道流体六场湍流模型进行了升级。特别是，这个新的模型采用了一个新的归一化，增加了体积通量驱动源选项，并行热通量的朗道流体封闭和拉普拉斯反演求解器，它能够捕捉n=0轴对称模式的演变在现实的托卡马克配置。这些改进大大扩展了模型研究更广泛的托卡马克边缘现象的能力，并且对于建立能够同时考虑瞬态（例如，ELM，中断）和运输时间尺度模拟。
2021-06-17 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Nonlinear gyrofluid computation of edge localised ideal ballooning modes
对托卡马克边缘局域模（ELMs）的理想气球模吹出情形进行了三维电磁陀螺流体模拟。特别强调的是放在充满活力的诊断，检查在线性，过冲和衰减阶段的增长率的变化。饱和过程是能量转移到自产生的边缘湍流，表现出离子温度梯度（ITG）模式结构。只有当光谱到达离子回旋半径时，才能发现衰变阶段的收敛。平衡是一个自洽的背景，其演变考虑。边缘层中的总能量的大约三分之二在井喷中释放。研究了等离子体压力和离子回旋半径对参数的影响。尽管短暂的过程的暴力性质，过渡到非线性是非常相似的通用托卡马克边缘湍流。
2010-02-16 physics.plasm-ph
Feasibility of Negative Triangularity Equilibria in the SPARC Tokamak
SPARC环形炉可实现负三角形等离子体配置，尽管性能有所下降，但展示了其作为高场实验桥梁的潜力，可验证NT操作优势在反应堆相关条件下的可行性。
2026-03-01 physics.plasm-ph
The Dependence of the Impurity Transport on the Dominant Turbulent Regime in ELM-y H-mode Discharges
在DIII-D托卡马克装置上进行了铝和钨的激光吹离注入，以研究在一组具有固定值的外扭矩的专用离子和电子加热扫描中杂质输运的变化。粒子输运通过贝叶斯推断方法进行量化，该方法受电荷交换复合光谱、软X射线测量和VUV光谱的组合的约束，提供了输运系数的详细不确定性量化。对比放电阶段与一个占主导地位的电子和离子加热揭示了一个因素的30增加中半径杂质扩散和3倍的杂质限制时间下降时，施加额外的电子加热。此外，所计算的固定铝密度曲线从电子加热的峰值反转到离子加热的中空，遵循与电子和碳密度曲线类似的趋势。已经观察到的W和Al离子的核心扩散的可比值，而这些杂质的传播动力学的差异归因于基座和边缘运输。用非线性陀螺动力学程序CGYRO模拟堆芯输运[J. Candy和E. Belly J. Comput. Phys.324，73（2016）]，显著低估了Al运输变化的幅度。实验表明，3倍陡峭的杂质扩散增加额外的电子热通量和10倍以下的扩散离子加热的情况下，比预测的建模。然而，CGYRO模型正确地预测，铝扩散显着增加低于从离子温度梯度（ITG）的过渡到捕获电子模式（TEM）的线性阈值。
2020-04-23 physics.plasm-ph
The impact of kinetic and global effects on ballooning 2nd stable pedestals of conventional and low aspect ratio tokamaks
Marathon Fusion（马拉松聚变）；Commonwealth Fusion Systems（联邦聚变系统）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton University（普林斯顿等离子体物理实验室，普林斯顿大学）
本文基于EPED模型，结合GFS和ELITE方法，研究了动能和全球效应在传统及低长宽比托卡马克装置第二稳定平台中的作用，改进了EPED模型与DIII-D平台数据的拟合度。
2026-04-27 physics.plasm-ph
Electromagnetic filament coalescence as magnetic island merging with diamagnetic effects
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；ITER-India, Institute for Plasma Research（印度国际热核聚变实验堆计划，等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文用三维电磁流体模型研究ELM丝状体非线性合并，发现密度扰动调节磁重联率与晃动幅度，确立其为额外控制参数。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Advanced Tokamak: The Strongly Reversed Central Magnetic Shear Profile
本文综述托卡马克强反转剪切剖面的特性、稳定性问题、能量约束优势、产生与维持方式，并列举相关实验、仿真及理论反应堆研究成果，为先进托卡马克稳态商用反应堆研究提供参考。
2024-05-16 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
On the timescales of controlled termination of tokamak plasmas
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
研究通过RAPTOR代码分析不同托卡马克装置中受控终止时间尺度的演变，发现内部电感与电阻比τ_LR可作为跨设备比较的关键时间尺度，为快速终止方案提供理论依据。
2026-03-13 physics.plasm-ph
