Towards understanding edge localised mode mitigation by resonant magnetic perturbations in MAST

通过在 MAST 中施加$n = 3$、4 和 6 的共振磁扰动 (RMPs)，I 型边缘局域模 (ELMs) 得到了缓解。对于每种施加的非轴对称场的环向模数，ELM 的频率显著增加，偏滤器板上的峰值热通量相应减少。尽管边缘压力梯度显著下降（这原本预期会稳定被认为是 I 型 ELM 成因的剥离 - 气球模），ELM 频率仍然增加。本文提出了可能导致剥离 - 气球模失稳的各种机制，包括 pedestal 加宽、等离子体旋转制动、等离子体边界的三维波纹化以及 X 点附近径向延伸的瓣状结构的存在。这导出了一个旨在解决 ELM 控制中明显二分性的模型，即：由于 pedestal 压力降低至剥离 - 气球模稳定性边界以下而发生 ELM 抑制，而压力的降低也可能导致 ELM 缓解，这表面上是剥离 - 气球模的失稳。在 ELM 缓解的情况下，pedestal 加宽、3D 波纹化或 X 点附近的瓣状结构严重破坏了气球模稳定性，使得 pedestal 迅速恢复并在较低压力下更频繁地穿越新的稳定性边界；而在抑制的情况下，等离子体参数使得粒子输运将边缘压力降低至稳定性边界以下，而该边界仅受到可忽略的旋转制动、微小的边缘波纹化或短而宽的瓣状结构的轻微影响。