Extension of kinetic-magnetohydrodynamic model to include toroidal rotation shear effect and its application to stability analysis of resistive wall modes

運動論的MHDモデルのトロイダル回転シア効果を含めた拡張および抵抗性壁モードの安定性解析への応用

白石 淳也; 宮戸 直亮; 松永 剛

Shiraishi, Junya; Miyato, Naoaki; Matsunaga, Go

トカマクプラズマのMHD安定性に対するトロイダル回転シアの効果を解析するために、運動論的MHDモデルを拡張した。トロイダル回転シアの効果を含むよう一般化された案内中心ラグランジアンを用いることにより、MHDモード-粒子共鳴の二次形式(エネルギー変化)に新たな項が2つ付け加わることを明らかにした。これら2つの項は、従来のモデルでは見落とされていた。本研究で導出したモデルを、抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の安定性解析へ応用した。大アスペクト比近似における分散関係の数値計算を行い、回転シアにより更にRWM成長率が減少することを明らかにした。これは、回転シアによりRWMが安定化されるという実験結果の傾向と矛盾していない。

Extension of the kinetic-magnetohydrodynamic (MHD) model is presented to include toroidal rotation shear effect for the first time. The sheared rotation is introduced through generalization of guiding center Lagrangian, yielding two additional terms in a quadratic form of mode-particle resonance. These two terms are overlooked in conventional models. The new model is applied to stability analysis of resistive wall modes (RWMs) successfully. Numerical results show that the rotation shear reduces RWM growth rates further, which is consistent with experimental results.