Hモードプラズマの周辺輸送障壁部に生成した磁気島の周辺MHD安定性への影響の研究

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本研究課題は、大型ヘリカル装置(LHD)の周辺輸送障壁部を有するL-H遷移(遷移的にプラズマ閉じ込めが改善する現象)プラズマ及び、高ベータ(磁気圧に対するプラズマ圧力の比が高い)プラズマにおける周辺MHD不安定性の特性と周辺輸送障壁部への外部共鳴磁場摂動印加時の周辺MHD安定性への影響に関する研究を推進してきた。本研究において、外部共鳴磁場摂動(m/n=1/1;m/n:ポロイダル/トロイダルモード数)をLHDのL-H遷移プラズマ周辺部に印加し、大きなm/n=1/1静止磁気島(磁気島幅はプラズマ小半径の約20%)をプラズマ周辺部に生成した。このとき、m/n=1/1静止磁気島の径方向外側近傍に共鳴面を持つ周辺MHD不安定性の構造が、静止磁気島O点に沿って拡がること(X点近傍に沿って不安定性は減少)をトロイダル方向に異なるポロイダル断面に設置された複数の軟X線検出器アレイ及び磁気プローブアレイを使い、ヘリカルプラズマで初めて明らかにした。これは、通常観測されるインターチェンジモード構造(共鳴面近傍で一様に不安定となる圧力駆動型MHD不安定性)と異なり、トーラス方向に局在化した構造を持っており、バルーニングモードと類似している可能性が示唆される。また、周辺MHD不安定性による磁場揺動振幅の規格化圧力勾配に対する依存性において、大きな外部共鳴磁場摂動を印加しない場合に比べ、印加した場合の規格化圧力勾配が減少するにも関わらず、大きな磁場揺動振幅が観測されることが分かった。このようなトロイダル方向に変形を受け、且つ大きな磁場揺動振幅を持つ周辺MHD不安定性が観測される原因として、プラズマ周辺部に大きな静止磁気島が形成されたことによる周辺磁場構造の変形(局所磁気シアの低下や本来LHDに備わっているトロイダル周期数の低下)が大きく関わっていることが予測される。