Energetics of resistive wall modes in flowing plasmas

流れを持つプラズマにおける抵抗性壁モードのエネルギー論

廣田 真

Hirota, Makoto

任意の磁気流体波に対し、連続モードとの共鳴、及び導体壁の微小な電気抵抗が影響した場合の安定性を、波のエネルギー(より正確には波の作用)の観点から議論する。プラズマが流れを持っていると、負の摂動エネルギーを持つ波が存在し得る。これは抵抗壁におけるエネルギー散逸によって不安定化し、その成長率は散逸の時定数によって決まる。共鳴の効果はアルフベン波や遅い磁気音波の連続モードに対する波のエネルギーを知ることで議論できる。一般に、同符号のエネルギーを持つ連続モードとの共鳴は(位相混合による)減衰をもたらし、異符号同士の共鳴では不安定性が引き起こされる。

Stability of magnetohydrodynamic (MHD) waves subject to Alfvn and sound resonances and small resistivity at a conductive wall is formally discussed in terms of wave energy (or, more precisely, wave action). Negative energy wave, which may exist in the presence of mean flow, is shown to be destabilized by the resistive wall, where its growth rate is characterized by the energy dissipation rate. The effect of resonance is examined as well based on a recent knowledge of wave energy for Alfvn and sound continuum modes. Resonant coupling between an eigenmode and a continuum mode having the same sign of energy results in phase mixing (or continuum) damping. In contrast, if their signs are opposite, such resonance triggers an instability.