Impact of plasma rotation on the linear physics of resistive wall modes in tokamaks

トカマクプラズマにおける抵抗性壁モードの線形安定性に対するプラズマ回転の影響

相羽 信行; 白石 淳也; 廣田 真

Aiba, Nobuyuki; Shiraishi, Junya; Hirota, Makoto

トロイダル方向の回転だけでなくポロイダル方向の回転も考慮することでドップラーシフトの効果が変化し、これまで理論・数値的に解釈が困難であったエッジローカライズモードの性質がトロイダル回転の向きに依存するという実験観測結果を定性的に再現できることを明らかにした。また、プラズマ回転の影響を考慮することで、負磁気シアプラズマにおいては回転の影響で一度安定化された抵抗性壁モード(RWM)が再不安定化されうることを数値的に明らかにした。なお、このような再不安定化は正磁気シアプラズマでは見られなかった。この再不安定化の原因が安定化されたRWMと安定な理想MHDモードの結合による可能性が高いことを示すとともに、回転していないプラズマでは決して不安定化することのない、壁なしベータ限界よりも低いベータ値のプラズマにおいてもこの再不安定化されたRWMは不安定化しうることを明らかにした。

The authors identified that plasma poloidal rotation sometimes plays an important role for ideal MHD stability due to changing the Doppler-shift frequency. As the result, the stability of edge localized MHD mode can depends on the direction of toroidal rotation; this dependence is qualitatively consistent with the experimental results observed in JT-60U. Plasma rotation is also responsible for the stability of resistive wall mode (RWM). In reversed shear plasmas, plasma rotation once stabilize this RWM but destabilize this again when rotation frequency reaches to certain frequency. This re-destabilization is thought to be related to the coupling between RWM and a stable MHD wave; this coupling is one of the destabilizing mechanisms discussed in previous theoretical papers. This re-destabilized RWM can become unstable in the plasma whose beta value is below no-wall beta limit.