トロイダル回転をしたトカマクプラズマにおけるELM及びRWMに対するポロイダル回転の影響

Effect of poloidal rotation on ELM and RWM in toroidally rotating tokamaks

相羽 信行; 白石 淳也; 徳田 伸二*; 矢木 雅敏

Aiba, Nobuyuki; Shiraishi, Junya; Tokuda, Shinji*; Yagi, Masatoshi

Type-I ELMの原因である周辺MHDモード、及びディスラプションの原因の一つである抵抗性壁モード(RWM)の安定性に対するプラズマのポロイダル回転の影響について数値解析を行った。その結果、実験的に観測されている程度のポロイダル回転は、周辺MHDモードを不安定化する一方、RWMを安定化することを明らかにした。さらに、プラズマがトロイダル方向にも回転している場合、トロイダル回転の向きによってMHD安定性が変化することを示した。この傾向は、JT-60Uで観測されている「ELMの性質とトロイダル回転方向との依存性」を再現しうる結果であり、ポロイダル回転がELMの小振幅化を引き起こす重要な物理量である可能性を示したものである。また、RWMについてはこれまでトロイダル回転の向きに対する依存性については議論されていなかったが、今回の結果はRWMの安定化をしやすいトロイダル回転方向が存在することを意味するものである。そのため、今後実験などを行いこの結果の妥当性を確認し、確認された際にはJT-60SAやITERにおけるRWM安定化を検討するうえで重要な要因となるものである。

Numerical analysis is performed for identifying the poloidal rotation effect on the stability of edge localized MHD mode, which relates to the type-I ELM, and that of the resistive wall mode (RWM), which sometimes causes a disruption. This analysis clarifies that the poloidal rotation observed experimentally can destabilize the edge localized MHD mode but stabilize RWM. Furthermore, when the plasma rotates in both the toroidal and the poloidal directions, MHD stability depends on the direction of the toroidal rotation. This dependence is qualitatively consistent with the experimental result of the relation between ELM phenomena and the toroidal rotation direction in JT-60U. Though this dependence of RWM is not discussed until now, this result suggests that we need to confirm whether or not this dependence can be observed experimentally to stabilize RWM in JT-60SA and ITER.