トロイダルプラズマにおける外部磁場揺動による強制磁気再結合

Forced reconnection by external magnetic perturbation in toroidal plasmas

石井 康友

Ishii, Yasutomo

磁場に閉じ込められたプラズマに外部から磁場摂動が加わると摂動磁場に対応する共鳴面で強制磁場再結合が生じ、磁気島が形成され、閉じ込め磁場構造の変化を通じて、プラズマ閉じ込めに大きな影響を与える。この磁場再結合過程についてはMHD理論研究の対象としてこれまで多くの研究者によって調べられてきた。その多くは、再結合過程の基礎過程に関するもので、多くはスラブ形状、ないしは、円柱形状での現象を対象としている。核融合で対象とするプラズマはトロイダル形状であり、外部摂動が単一ヘリカルモードであったとしても、プラズマ中では、トロイダルモード間結合によって、多くのサイドバンド・モードが生成され、磁場構造の乱れに影響を与える。本研究では、軸対称トカマク・プラズマに対する外部摂動磁場の影響を数値シミュレーションによって調べた結果について報告する。

Magnetic perturbations applied to magnetically confined plasma cause the forced magnetic reconnection and lead to magnetic island formation. Such a change of the magnetic structure affects the plasma performance. In the theoretical studies and/or numerical simulation ones, many works treated the slab geometry or the cylindrical geometry focusing on fundamental process of the magnetic reconnection. On the other hand, magnetic confined plasma aiming for nuclear fusion reactor is confined in the toroidal geometry. In the toroidal geometry, if an external magnetic perturbation with a single helicity is applied, many modes with different helicities are excited through the side band mode couplings and affect the magnetic configuration. In this study, we will report results obtained by numerical simulation study about effects of the external magnetic perturbation applied to tokamak plasma with toroidal symmetry, especially about feature of externally driven magnetic islands.