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Low-n magnetohydrodynamic edge instabilities in quiescent H-mode plasmas with a safety-factor plateau

机译：具有安全系数平台的静态H模式等离子体的低n磁流体动力学边缘不稳定性

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摘要

Low-n magnetohydrodynamic (MHD) modes in the quiescent high confinement mode (H-mode) pedestal are investigated in this paper. Here, n is the toroidal mode number. The low collisionality regime is considered, so that a safety-factor plateau arises in the pedestal region because of the strong bootstrap current. The JET-like (Joint European Torus) equilibria of quiescent H-mode discharges are generated numerically using the VMEC code. The stability of this type of equilibria is analysed using the AEGIS code, with subsonic rotation effects taken into account. The current investigation extends the previous studies of n = 1 modes to n = 2 and 3 modes. The numerical results show that the MHD instabilities in this type of equilibria have characteristic features of the infernal mode. We find that this type of mode tends to prevail when the safety-factor value in the shear-free region is slightly larger than an integer. In this case the frequencies (ω_n) of modes with toroidal mode number n roughly follow the rule ω_n ～ - nΩ_p, where Ω_p is the local rotation frequency where the infernal harmonic prevails. Since the infernal mode tends to develop near the pedestal top, where pressure driving is strong but magnetic shear stabilization is weak, this local rotation frequency tends to be close to the pedestal top value. These typical mode features bear close resemblance to the edge harmonic oscillations (or outer modes) at the quiescent H-mode discharges observed experimentally.
机译：本文研究了静态高约束模式（H模式）基座中的低n磁流体动力学（MHD）模式。在此，n是环形模式编号。考虑到低碰撞性状态，因此由于强自举电流在基座区域中出现安全系数平台。使用VMEC代码以数字方式生成静态H模式放电的类JET（联合欧洲Torus）平衡。使用AEGIS代码分析这种类型的平衡的稳定性，并考虑了亚音速旋转效应。当前的研究将先前对n = 1模式的研究扩展到n = 2和3模式。数值结果表明，在这种类型的平衡中，MHD不稳定性具有地狱模式的特征。我们发现，当无剪切区域中的安全系数值略大于整数时，这种模式通常会占上风。在这种情况下，环形模式编号为n的模式的频率（ω_n）大致遵循规则ω_n〜-nΩ_p，其中Ω_p是局部谐波发生的地方旋转频率。由于地狱模式倾向于在压力驱动较强而磁剪切稳定性较弱的基座顶部附近发展，因此该局部旋转频率趋于接近基座顶部值。这些典型模式特征与通过实验观察到的静态H模式放电处的边缘谐波振荡（或外部模式）极为相似。

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  • 来源
    《Nuclear fusion》 |2013年第6期|063009.1-063009.9|共9页
  • 作者

    L.J. Zheng; M.T. Kotschenreuther; P. Valanju;

  • 作者单位

    Institute for Fusion Studies, University of Texas at Austin, Austin, TX 78712, USA;

    Institute for Fusion Studies, University of Texas at Austin, Austin, TX 78712, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
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  • 正文语种 eng
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