Impact of ion diamagnetic drift on MHD stability at edge pedestal in JT-60U rotating plasmas

回転しているJT-60Uプラズマにおける周辺ペデスタルで発生するMHD安定性に対するイオン反磁性ドリフト効果について

相羽 信行; 本多 充; 神谷 健作

Aiba, Nobuyuki; Honda, Mitsuru; Kamiya, Kensaku

回転しているトカマクプラズマにおけるピーリングバルーニングモード安定性に対するイオン反磁性ドリフト効果を数値的に解析した。その結果、プラズマのトロイダル回転は同モードを不安定化すること、さらにイオン反磁性ドリフトによる同モードの安定化効果を小さくすることを明らかにした。これらの影響を考慮した数値解析を行うことで、JT-60Uにおけるtype-I ELMy H-modeプラズマにおけるELM発生条件の予測結果と実験観測結果がよく一致するようになることを示した。また、この回転によるイオン反磁性ドリフト効果の減少は、回転の向きに因って影響に違いが生じ、JT-60Uの場合にはプラズマ電流と逆向きに回転している場合に影響が大きいことを明らかにした。さらに、トロイダル方向だけでなくポロイダル方向の回転であってもこのイオン反磁性ドリフト効果の減少は生じることを示した。

Ion diamagnetic drift effect on the stability to a peeling-ballooning mode in rotating tokamak plasmas has been analyzed numerically. It is shown that toroidal rotation can not only destabilize the peeling-ballooning mode but also can reduce the ion diamagnetic drift effect on the mode stability, even though the drift effect stabilizes the mode in a static plasma. These impacts of the rotation on the stability can resolve the discrepancy between the numerical result of ELM stability analysis and the experimental result in type-I ELMy H-mode plasmas in JT-60U. The reduction of the ion diamagnetic drift effect due to toroidal rotation is shown to depend on the rotation direction, so that the ion diamagnetic drift effect becomes negligible only when the JT-60U plasma rotates in the direction counter to the plasma current. Poloidal rotation also can destabilize the mode and cancel the ion diamagnetic drift effect, even when the rotation frequency is much smaller than the toroidal one.