Accurate equilibrium reconstruction and detailed stability analysis of a strongly shaped, double‐null, βT=11% discharge shows that the plasma core is in the second stable regime to ideal ballooning modes. The equilibrium reconstruction using all the available data (coil currents, poloidal magnetic loops, motional Stark effect data, the kinetic pressure profile, the magnetic axis location, and the location of the two q=1 surfaces) shows a region of negative magnetic shear near the magnetic axis, an outer positive shear region, and a low shear region connecting the two. The inner negative shear region allows a large positive shear region near the boundary, even at low q (q95=2.6), permitting a large outer region pressure gradient to be first regime stable. The inner region is in the second stable regime, consistent with the observed axial beta [βT(0)=44%]. In the low shear region p′ vanishes, consistent with Mercier stability. This is one way to extend the ballooning limit in shaped plasmas while maintaining stability against external kinks. The n=1 analysis shows that the plasma is unstable to an ideal internal mode, consistent with the experimental observations of a saturated internal m/n=1/1 mode. The core plasma pressure, not being limited by ballooning stability, appears to be reaching a local equilibrium limit at the magnetic axis.

1.
J. L.
Luxon
and
G. L.
Davis
,
Fusion Technol.
8
,
441
(
1985
).
2.
E. A.
Lazarus
,
M. S.
Chu
,
J. R.
Ferron
,
F. J.
Helton
,
J. T.
Hogan
,
A. G.
Kellman
,
L. L.
Lao
,
J. B.
Lister
,
T. H.
Osborne
,
R.
Snider
,
E. J.
Strait
,
T. S.
Taylor
, and
A. D.
Turnbull
,
Phys. Fluids B
3
,
2220
(
1991
).
3.
F.
Troyon
,
R.
Gruber
,
H.
Saurenmann
,
S.
Semenzato
, and
S.
Succi
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
26
,
209
(
1984
).
4.
A. Sykes, M. F. Turner, and S. Patel, Proceedings of the 11th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics 1983, Aachen (European Physical Society, Petit-Lancy, Switzerland, 1983), Vol. 2, p. 363.
5.
J. R.
Ferron
,
M. S.
Chu
,
F. J.
Helton
,
W.
Howl
,
A. G.
Kellman
,
L. L.
Lao
,
E. A.
Lazarus
,
J. K.
Lee
,
T. H.
Osborne
,
E. J.
Strait
,
T. S.
Taylor
, and
A. D.
Turnbull
,
Phys. Fluids B
2
,
1280
(
1990
).
6.
E. A.
Lazarus
,
J. B.
Lister
, and
G. H.
Neilson
,
Nucl. Fusion
30
,
111
(
1990
).
7.
J. B.
Lister
,
E. A.
Lazarus
,
A. G.
Kellman
,
J.-M.
Moret
,
J. R.
Ferron
,
F. J.
Helton
,
L. L.
Lao
,
J. A.
Leuer
,
E. J.
Strait
,
T. S.
Taylor
, and
A. D.
Turnbull
,
Nucl. Fusion
30
,
2349
(
1990
).
8.
E. A. Lazarus, A. D. Turnbull, A. G. Kellman, J. R. Ferron, F. J. Helton, L. L. Lao, J. A. Leuer, E. J. Strait, and T. S. Taylor, Proceedings of the 11th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics 1990, Amsterdam (European Physical Society, Petit-Lancy, Switzerland, 1990), Vol. 1, p. 427.
9.
J. M.
Greene
and
M. S.
Chance
,
Nucl. Fusion
21
,
453
(
1981
);
K. Yamazaki, H. Naitou, T. Amano, Y. Hamada, K. Matsuoka, Y. Midzuno, Y. Nakayama, and T. Sato, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Kyoto, 1986 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1987), Vol. II, p. 27.
10.
L. C.
Bernard
,
F. J.
Helton
, and
R. W.
Moore
,
Comput. Phys. Commun.
24
,
377
(
1981
).
11.
T. S. Taylor, E. A. Lazarus, M. S. Chu, J. R. Ferron, F. J. Helton, W. Howl, G. L. Jackson, T. H. Jensen, Y. Kamada, A. G. Kellman, L. L. Lao, R. J. LaHaye, J. A. Leuer, J. B. Lister, T. H. Osborne, R. Snider, R. D. Stambaugh, E. J. Strait, and A. D. Turnbull, in Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Washington, 1990 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1990), Vol. 1, p. 177.
12.
F. B. Marcus, J. M. Adams, A. Cheeaham, S. Conroy, W. G. F. Core, O. N. Jarvis, M. J. Loughlin, M. Olsson, G. Sadler, P. Smeulders, P. van Belle, and N. Watkins, Proceedings of the 11th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics 1990, Amsterdam (European Physical Society, Petit-Lancy, Switzerland, 1990), Vol. 1, p. 331.
13.
K.
McGuire
,
R.
Goldston
,
M.
Bell
,
M.
Bitter
,
K.
Bol
,
K.
Brau
,
D.
Buchenaur
,
T.
Crowley
,
S.
Davis
,
F.
Dylla
,
H.
Eubank
,
H.
Fishman
,
R.
Fonck
,
B.
Grek
,
R.
Grimm
,
R.
Hawryluk
,
H.
Hsuan
,
R.
Hulse
,
R.
Izzo
,
R.
Kaita
,
S.
Kaye
,
H.
Kugel
,
D.
Johnson
,
J.
Manickam
,
D.
Manos
,
D.
Mansfield
,
E.
Mazzucatto
,
R.
McCann
,
D.
McCune
,
D.
Monticello
,
R.
Motley
,
D.
Mueller
,
K.
Oasa
,
M.
Okabayashi
,
K.
Owens
,
W.
Park
,
M.
Reusch
,
N.
Sauthoff
,
G.
Schmidt
,
S.
Sesnic
,
J.
Strachan
,
C.
Surko
,
R.
Slusher
,
H.
Takahashi
,
F.
Tenney
,
P.
Thomas
,
H.
Towner
,
J.
Valley
, and
R.
White
,
Phys. Rev. Lett.
50
,
891
(
1983
).
14.
B. B.
Kadomtsev
,
Sov. J. Plasma Phys.
1
,
389
(
1975
).
15.
W.
Pfeiffer
,
Nucl. Fusion
25
,
673
(
1985
).
16.
D. J. Campbell, J. G. Cordey, A. W. Edwards, R. D. Gill, E. Lazzaro, G. Maygar, A. L. McCarthy, J. O’Rourke, F. Pegararo, F. Porcelli, P. Smeulders, D. F. H. Start, P. Stubberfield, J. A. Wesson, E. Westerhof, and D. Zasche, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Vienna, 1988 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1989), Vol. II, p. 377.
17.
L. L.
Lao
,
J. R.
Ferron
,
R. J.
Groebner
,
W.
Howl
,
H. St.
John
,
E. J.
Strait
, and
T. S.
Taylor
,
Nucl. Fusion
30
,
1035
(
1990
).
18.
G. L.
Jackson
,
J.
Winter
,
S.
Lippmann
,
T. W.
Petrie
,
J. C.
DeBoo
,
J. R.
Ferron
,
D. N.
Hill
,
D. P.
Schissel
, and
T. S.
Taylor
,
J. Nucl. Mater.
165
,
139
(
1990
).
19.
D.
Wroblewski
,
K. H.
Burrell
,
L. L.
Lao
,
P.
Politzer
, and
W. P.
West
,
Rev. Sci. Instrum.
61
,
3552
(
1990
).
20.
D.
Wroblewski
and
L. L.
Lao
,
Phys. Fluids B
3
,
2877
(
1990
).
21.
W. W.
Pfeiffer
,
Nucl. Fusion
25
,
655
(
1985
), and references contained within.
22.
R. N.
Morris
,
R. H.
Fowler
,
J. A.
Rome
, and
T. J.
Schlagel
,
Fusion Technol.
12
,
281
(
1987
), and references contained therein.
23.
W. W.
Heidbrink
,
J.
Kim
, and
R. J.
Groebner
,
Nucl. Fusion
28
,
1897
(
1988
).
24.
W. W.
Heidbrink
,
Phys. Fluids B
2
,
4
(
1990
).
25.
P. C. Efthimion, M. Bitter, E. D. Fredrickson, R. J. Goldston, G. W. Hammett, K. W. Hill, H. Hsuan, R. A. Hulse, R. Kaita, D. K. Mansfield, D. C. McCune, K. M. McGuire, S. S. Medley, D. Mueller, A. T. Ramsey, S. D. Scott, B. C. Stratton, K.-L. Wong, the TFTR Group, H. Biglari, P. H. Diamond, Y. Takase, and V. A. Vershkov, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Vienna, 1988 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1989).
26.
W. W.
Heidbrink
,
C. W.
Barnes
,
G. W.
Hammett
,
Y.
Kusama
,
S. D.
Scott
,
M. C.
Zarnstorff
,
L. C.
Johnson
,
D.
McCune
,
S. S.
Medley
,
H. K.
Park
,
A. L.
Roquemore
,
J. D.
Strachan
, and
G.
Taylor
,
Phys. Fluids B
3
,
3167
(
1991
).
27.
S. D. Scott, C. W. Barnes, L. R. Grisham, G. Hammett, D. W. Johnson, Y. Kusama, M. C. Zarnstorff, S. J. Zweben, M. G. Bell, M. Bitter, R. Boivin, R. Budny, C. E. Bush, A. Cavallo, C. Z. Cheng, V. Decaux, P. C. Efthimion, R. J. Fonck, E. Fredrickson, R. J. Goldston, B. Grek, R. J. Hawryluk, K. W. Hill, H. Hsuan, A. Janos, D. Jassby, F. C. Jobes, L. C. Johnson, R. Kaita, S. Kaye, P. H. LaMarche, B. LeBlanc, D. K. Mansfield, D. C. McCune, K. M. McGuire, S. S. Medley, D. Mueller, J. Murphy, D. K. Owens, H. Park, P. Perkins, S. Pitcher, A. T. Ramsey, A. L. Roquemore, J. Schivell, G. L. Schmidt, B. C. Stratton, W. Stodiek, E. Synakowski, W. Tang, G. Taylor, H. H. Towner, S. von Goeler, R. Waltz, R. Wieland, M. Williams, and K. M. Young, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Washington, 1990 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1990), Vol. 1, p. 235.
28.
L. L.
Lao
,
H. St.
John
, and
R. D.
Stambaugh
,
Nucl. Fusion
25
,
1421
(
1985
).
29.
L. A.
Artsimovitch
,
Nucl. Fusion
12
,
215
(
1972
). Equation (3.10) contains a typographical error and should read λ(r) = [8π/Hφ2(r)][p¯(r)−p(r)]+li(r)/2.
30.
R. W.
Moore
,
R. R.
Dominguez
, and
M. S.
Chu
,
Nucl. Fusion
25
,
1575
(
1985
).
31.
M. S. Chance, Proceedings of Theory of Fusion Plasma, Varenna, 1987 (Societa Italiana di Fisca, Bologna, Italy, 1988), Vol. 18, p. 87.
32.
F. J.
Helton
,
J. M.
Greene
,
T.
Ohkawa
,
P. A.
Politzer
, and
A. D.
Turnbull
,
Nucl. Fusion
31
,
487
(
1991
).
33.
A. D.
Turnbull
and
F.
Troyon
,
Nucl. Fusion
29
,
1887
(
1989
).
34.
J. A.
Wesson
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
28
,
243
(
1986
).
35.
D.
Palumbo
,
Nuovo Cimento
53B
,
507
(
1967
).
36.
M. P.
Bernardin
,
R. W.
Moses
, and
J. A.
Tataronis
,
Phys. Fluids
29
,
2605
(
1986
).
37.
K. H. Burrell, R. J. Groebner, T. S. Kurki-Suonio, T. N. Carlstrom, R. R. Dominguez, P. Gohil, R. A. Jong, H. Matsumoto, J. M. Lohr, T. W. Petrie, G. D. Porter, G. T. Sager, H. E. St. John, D. P. Schissel, and S. M. Wolfe, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Washington, 1990 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1990), Vol. 1, p. 123.
38.
B. A.
Carreras
,
H. R.
Hicks
, and
B. V.
Waddell
,
Nucl. Fusion
19
,
583
(
1979
).
39.
J. L.
Dunlap
,
B. A.
Carreras
,
V. K.
Paré
,
J. A.
Holmes
,
S. C.
Bates
,
J. D.
Bell
,
H. R.
Hicks
,
V. E.
Lynch
, and
A. P.
Navarro
,
Phys. Rev. Lett.
48
,
539
(
1982
).
40.
J.
Manickam
,
Nucl. Fusion
24
,
595
(
1984
).
41.
M. J.
Saltmarsh
,
J. Vac. Sci. Technol.
17
,
260
(
1980
).
42.
E. A.
Lazarus
,
J. D.
Bell
,
C. E.
Bush
,
A.
Carnevali
,
B. A.
Carreras
,
W. H.
Casson
,
J. L.
Dunlap
,
P. H.
Edmonds
,
A. C.
England
,
W. L.
Gardner
,
G. A.
Hallock
,
J. T.
Hogan
,
H. C.
Howe
,
D. P.
Hutchinson
,
R. R.
Kindsfather
,
R. C.
Isler
,
P. K.
Mioduszewski
,
M.
Murakami
,
G. H.
Nielson
,
V. K.
Paré
,
D. J.
Sigmar
,
C. E.
Thomas
,
R. M.
Wieland
,
J. B.
Wilgen
,
W. R.
Wing
,
A. J.
Wootton
, and
K. E.
Yokoyama
,
Nucl. Fusion
25
,
135
(
1985
).
43.
J. H.
Harris
,
M.
Murakami
,
B. A.
Carreras
,
J. D.
Bell
,
G. L.
Bell
,
T. S.
Bigelow
,
L. A.
Charlton
,
N.
Dominguez
,
J. L.
Dunlap
,
J. C.
Glowienka
,
L. D.
Horton
,
H. C.
Howe
,
R. C.
Isler
,
H.
Kaneko
,
R. R.
Kindsfather
,
J. N.
Leboeuf
,
V. E.
Lynch
,
M. M.
Menon
,
R. N.
Morris
,
G. H.
Nielson
,
V. K.
Paré
,
D. A.
Rasmussen
,
J. B.
Wilgen
, and
W. R.
Wing
,
Phys. Rev. Lett.
63
,
1249
(
1989
).
44.
J. F.
Lyon
,
B. A.
Carreras
,
K. K.
Chipley
,
M. J.
Cole
,
J. H.
Harris
,
T. C.
Jeringan
,
R. L.
Johnson
,
V. E.
Lynch
,
B. E.
Nelson
,
J. A.
Rome
,
J.
Sheffield
, and
P. B.
Thompson
,
Fusion Technol.
10
,
179
(
1986
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.