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Destabilization mechanism of edge localized MHD mode by a toroidal rotation in tokamaks

トカマクプラズマにおける周辺局在MHDモードのトロイダル回転による不安定化の物理機構について

相羽 信行; 古川 勝*; 廣田 真; 徳田 伸二

Aiba, Nobuyuki; Furukawa, Masaru*; Hirota, Makoto; Tokuda, Shinji

トカマクプラズマにおけるプラズマのトロイダル回転を考慮した線形理想MHD安定性を行い、大振幅エッジローカライズモードの原因である周辺局在MHDモードは回転シアを持つトロイダル回転によって不安定化することを明らかにした。また、この不安定化の原因を明らかにするための数値解析を行うことにより、回転による不安定化は電流駆動型不安定性ではなく圧力駆動型不安定性の励起によること、さらに不安定化の原因がプラズマの回転周波数と不安定モードの振動数のずれに起因することを明らかにした。また、この不安定化機構は不安定モードが短波長であるほど強い影響を持つが、一方で短波長モードは回転シアによって局所的なドップラーシフトにより安定化することも知られており、周辺局在MHDモードで重要となる中間波長MHDモードの安定性は双方のかねあいで決まっていることを示した。

In this paper, we investigate numerically the destabilizing effect of a toroidal rotation on the edge localized MHD mode, which induces the large amplitude edge localized mode (ELM). As the results of this analysis, we reveal that the toroidal rotation with shear can destabilize this MHD mode, and the destabilization is caused by the difference between the plasma rotation frequency and the frequency of the unstable mode, which mainly affects the pressure-driven component of the unstable mode. This destabilizing effect becomes more effective as the wave length of the mode becomes shorter, but such a MHD mode with short wave length is also stabilized by the sheared toroidal rotation due to the Doppler-shift at each flux surfaces. We clarify that the stability of the edge localized MHD mode, whose wave length is typically intermediate, is determined by the balance between these stabilizing and destabilizing effects.

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パーセンタイル:68.5

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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