ELM triggering conditions for the integrated modeling of H-mode plasmas

Recent advances in the integrated modeling of ELMy H-mode plasmas are presented. A model for the H-mode pedestal and for the triggering of ELMs predicts the height, width, and shape of the H-mode pedestal and the frequency and width of ELMs. Formation of the pedestal and the L-H transition is the direct result of ExB flow shear suppression of anomalous transport. The periodic ELM crashes are triggered by either the ballooning or peeling MHD instabilities. The BALOO, DCON, and ELITE ideal MHD stability codes are used to derive a new parametric expression for the peeling-ballooning threshold. The new dependence for the peeling-ballooning threshold is implemented in the ASTRA transport code. Results of integrated modeling of DIII-D like discharges are presented and compared with experimental observations. The results from the ideal MHD stability codes are compared with results from the resistive MHD stability code NIMROD.Comment: 12th International Congress on Plasma Physics, 25-29 October 2004, Nice (France

Kinetic modeling of H-mode pedestal with effects from anomalous transport and MHD stability

Scaling of the H-mode pedestal in tokamak plasmas with type I ELMs and dependence of the pedestal properties and the resulting divertor head load width with the plasma elongation and plasma current are investigated using the kinetic neoclassical XGC0 code for DIII-D and Alcator C-Mod tokamaks. The simulations in this study use realistic diverted geometry and are self-consistent with the inclusion of kinetic neoclassical physics, theory-based anomalous transport models with the E×B flow shearing effects, as well as an MHD ELM triggering criterion. Scalings for the pedestal width and height are developed as a function of the scanned plasma parameters. The nonlinear interplay between anomalous and neoclassical effects motivates the development of a self-consistent simulation model that includes neoclassical and anomalous effects simultaneously. It is demonstrated that the divertor heat load width depend on the plasma currents. In the development of this dependence, effects of neutral collisions and anomalous transport are taken into account. Changes in the neoclassical divertor heat load fluxes associated with the introduction of the neutral collision and anomalous transport effects are described.За допомогою кінетичного неокласичного коду XGC0 для розрядів в токамаках DIII-D і Alcator C-Mod досліджено скейлінг п’єдесталу в плазмі, що перебуває в режимі поліпшеного утримання, з прикордонними локалізованими модами (ПЛМ) першого типу, властивості п’єдесталу і потоку тепла на дивертор в залежності від витягнутості плазми та струму плазми. У розрахунках використовуються: реалістична геометрія дивертора, кінетична модель для неокласичних ефектів, модель аномального транспорту, яка враховує ефекти шира (ExB)-потоків, і умови збудження ПЛМ-нестійкостей. У результаті розрахунків отримані скейлінгі для ширини і висоти п’єдесталу як функції параметрів плазми. Нелінійна взаємодія неокласичних ефектів і ефектів, пов'язаних з аномальним транспортом, є мотивацією для розробки самоузгодженої чисельної моделі, яка одночасно включає ефекти аномального і неокласичного транспорту. Показано, що потоки тепла на дивертор залежать від плазмових струмів. Також представлено результати дослідження залежності напівширини профілів тепла на дивертор від ефектів, пов'язаних з аномальним транспортом і зіткненнями з нейтральними частинками.С помощью кинетического неоклассического кода XGC0 для разрядов в токамаках DIII-D и Alcator C-Mod исследованы скэйлинг пьедестала в плазме, находящейся в режиме улучшенного удержания, с приграничными локализованными модами (ПЛМ) первого типа, и зависимость свойств пьедестала и потока тепла на дивертор от вытянутости плазмы и тока плазмы. В расчетах используются: реалистичная геометрия дивертора, кинетическая модель для неоклассических эффектов, модель аномального транспорта, которая учитывает эффекты шира (ExB)-потоков, и условия возбуждения ПЛМ-неустойчивостей. В результате расчетов получены скэйлинги для ширины и высоты пьедестала как функции параметров плазмы. Нелинейное взаимодействие неоклассических эффектов и эффектов, связанных с аномальным транспортом, является мотивацией разработки самосогласованной численной модели, которая одновременно включает эффекты аномального и неоклассического транспорта. Показано, что потоки тепла на дивертор зависят от плазменных токов. Также представлены результаты исследования зависимости полуширины профилей тепла на дивертор от эффектов, связанных с аномальным транспортом и столкновениями с нейтральными частицами

Velocity-space sensitivity of the time-of-flight neutron spectrometer at JET

The velocity-space sensitivities of fast-ion diagnostics are often described by so-called weight functions. Recently, we formulated weight functions showing the velocity-space sensitivity of the often dominant beam-target part of neutron energy spectra. These weight functions for neutron emission spectrometry (NES) are independent of the particular NES diagnostic. Here we apply these NES weight functions to the time-of-flight spectrometer TOFOR at JET. By taking the instrumental response function of TOFOR into account, we calculate time-of-flight NES weight functions that enable us to directly determine the velocity-space sensitivity of a given part of a measured time-of-flight spectrum from TOFOR

Relationship of edge localized mode burst times with divertor flux loop signal phase in JET

A phase relationship is identified between sequential edge localized modes (ELMs) occurrence times in a set of H-mode tokamak plasmas to the voltage measured in full flux azimuthal loops in the divertor region. We focus on plasmas in the Joint European Torus where a steady H-mode is sustained over several seconds, during which ELMs are observed in the Be II emission at the divertor. The ELMs analysed arise from intrinsic ELMing, in that there is no deliberate intent to control the ELMing process by external means. We use ELM timings derived from the Be II signal to perform direct time domain analysis of the full flux loop VLD2 and VLD3 signals, which provide a high cadence global measurement proportional to the voltage induced by changes in poloidal magnetic flux. Specifically, we examine how the time interval between pairs of successive ELMs is linked to the time-evolving phase of the full flux loop signals. Each ELM produces a clear early pulse in the full flux loop signals, whose peak time is used to condition our analysis. The arrival time of the following ELM, relative to this pulse, is found to fall into one of two categories: (i) prompt ELMs, which are directly paced by the initial response seen in the flux loop signals; and (ii) all other ELMs, which occur after the initial response of the full flux loop signals has decayed in amplitude. The times at which ELMs in category (ii) occur, relative to the first ELM of the pair, are clustered at times when the instantaneous phase of the full flux loop signal is close to its value at the time of the first ELM