Kim und Diamond sagten voraus, dass der Übergang von L-mode zur H-mode durch ein quasi-periodischen Übergangsstadium erklärt werden kann, in dem Turbulenz, zonale Strömung, Verscherung durch das radiale elektrische Feld durch den Hintergrunddruckgradienten gekoppelt sind. Also insbesondere die Wechselwirkung zwischen der Turbulenz und der Scherströmung sind wichtig für den L-H Übergang. Eine Erhöhung der Heizleistung führt nicht zu einer Aufsteilung des Druckgradienten im L-Mode. Stattdessen steigt nur das Fluktuationsniveau der Turbulenz erhöht. Mit zunehmendem Fluktuationsniveau nimmt auch der Antrieb der zonalen Strömung an. Irgendwann übersteigt der Antrieb die Dämpfungsrate der zonalen Strömung. Eine endliche zonale Strömung beginnt dann zu wachsen und entzieht kinetische Energie aus der Turbulenz und wirkt dadurch unterdrückend auf die Turbulenzamplitude. Dies führt zur Sättigung der Turbulenz. Da jedoch die Turbulenz unterdrückt wird, verringert sich auch der Antrieb der zonalen Strömung. Für Eingangsleistungen knapp unterhalb der Übergangsschwelle erfolgt eine Selbstregulierung zwischen Turbulenz und zonalen Strömungen die zu einem oszillatorisches Verhalten führt. Dies ist charakteristisch für Jäger-Beute Systeme. Diese Raubtier-Beute-Oszillationen wurden in verschiedenen Experimenten am L-H-Übergang beobachtet.

Ein Turbulenz Unterdrückung Kriterium wurde aufgestellt, welches besagt, dass die Turbulenz unterdrückt wird, wenn die Energietransferrate von der Turbulenz in die Scherströmung die effektive Wachstumsrate der Turbulenz überschreitet. In diesem Fall kollabiert die Turbulenz. Dieses Kriterium konnte in Experimten in EAST, DIII-D und Alcator C-mod bestätigt werden.

In ASDEX Upgrade wurden die Limit-Cycle Oszillationen (LCOs) im Detail untersucht. In ASDEX heisst das Regime am L-H Übergang die I-phase. Die Magentifeldsignatur der I-phase wurde untersucht und Skalierungsgesetzte für die Frequenz wurden aufgestellt. Es zeigte sich ausserdem, dass die Jäger-Beute Osillationen nicht von der Wechselwirkung zwischen Turbulenz und Zonal Flow, sondern von der zwischen Turbulenz und Ionenhintergrundgradient bestimmt werden. Dies ist auch mit der magnetischen Signatur vereinbar, die über den Stringer-spin up erklärt werden kann. Der Unterschied zwischen Zonal Flow und ExB Hintergrundverscherung macht für die Turbulenzreduzierung durch den Energietransfer jedoch gahr keinen Unterschied. Daher hat das Turbulenz Unterdrückung Kriterium auch hier Bestand.     

Relevante Publikationen

T.Eich, P.Manz 'The separatrix operational space of ASDEX Upgrade due to interchange-drift-Alfvén turbulence', Nuclear Fusion 61, 086017 (2021)

P. Manz et al. 'Zonal flow triggers the L-H transition in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak' Physics of Plasmas 19, 072311 (2012)

G.R. Tynan et al. 'Turbulent-driven low-frequency sheared E × B flows as the trigger for the H-mode transition' Nucl. Fusion 53 073053 (2013)

M. Cavedon et al 'Interplay between turbulence, neoclassical and zonal flows during the transition from low to high confinement mode at ASDEX Upgrade' Nucl. Fusion 57 014002 (2017)

G. Birkenmeier et al 'Magnetic structure and frequency scaling of limit-cycle oscillations close to L- to H-mode transitions' Nucl. Fusion 56 086009 (2016)

P. Manz et al. 'Poloidal asymmetric flow and current relaxation of ballooned transport during I-phase in ASDEX Upgrade' Physics of Plasmas 23, 052302 (2016)

O. Grover, T. Eich, P. Manz et al. 'Reduced model for H-mode sustainment in unfavorable ∇B drift configuration in ASDEX Upgrade', Nuclear Fusion 64, 056020 (2024)

O. Grover, P. Manz et al. 'Experimentally corroborated model of pressure relaxation limit cycle oscillations in the vicinity of the transition to high confinement in tokamaks', Nuclear Fusion 64, 026001 (2024)

M.Xu et al. 'Frequency-Resolved Nonlinear Turbulent Energy Transfer into Zonal Flows in Strongly Heated L-Mode Plasmas in the HL-2A Tokamak' Phys. Rev. Lett. 108, 245001 (2012)

G.S. Xu et al. 'Dynamics of L–H transition and I-phase in EAST'  Nucl. Fusion 54 103002 (2014)

G.S. Xu et al. 'Study of the L–I–H transition with a new dual gas puff imaging system in the EAST superconducting tokamak' Nucl. Fusion 54 013007 (2014)