Significant improvement of plasma confinement in the Madison Symmetric Torus reversed field pinch (RFP) has been routinely achieved by applying an inductive electric field at the plasma boundary in the direction parallel to the equilibrium magnetic field at the plasma edge. An auxiliary edge current is driven by this electric field with the goal of replacing the dynamo-driven current and modifying the parallel current profile to reduce current-driven instabilities. This current-drive technique is called pulsed parallel current drive (PPCD) in RFP. During PPCD plasma fluctuations are reduced everywhere resulting in tokamak-like confinement parameters, while the edge density profile steepens significantly and plasma beta increases. A steep edge plasma pressure profile, a relatively high plasma beta and a strong unfavourable curvature of equilibrium magnetic field near the edge in RFP could excite pressure-driven fluid turbulence near the edge and worsen plasma confinement, opposite to the experimental observations. In this study stability analysis of edge pressure gradient driven ideal modes in standard-like and in PPCD-like plasma equilibria is performed. An ideal magnetohydrodynamic plasma model in cylindrical RFP equilibrium with a step function plasma pressure profile and a vacuum layer between the plasma boundary and the conducting shell is used. Standard-like and PPCD-like plasma equilibria in the model are defined by the direction of the surface current at the plasma–vacuum interface. The results show that while in standard-like equilibrium the edge pressure gradient driven modes are highly unstable in this model, the transition to PPCD-like equilibrium completely stabilizes these modes. The modes stabilization is primarily due to strengthening of magnetic shear at the location of the pressure gradient during the drive and due to the proximity of this location to the conducting wall. This stabilization mechanism is not specific to RFPs, making PPCD a general method of stabilization of the edge pressure gradient driven instabilities which could be applied in other magnetic confinement systems. Application of PPCD to stabilize the edge localized modes in tokamaks is proposed.
マディソン・トーラス逆転磁場ピンチ（RFP）におけるプラズマ閉じ込めの大幅な改善は、プラズマ境界において平衡磁場に平行な方向に誘導電場を印加することにより、日常的に達成されている。この電場によって補助的な境界電流が駆動され、その目的はダイナモ駆動電流を置き換え、平行電流分布を修正して電流駆動不安定性を低減することである。この電流駆動手法は、RFPにおけるパルス状平行電流駆動（PPCD）と呼ばれている。PPCD中は、プラズマのゆらぎが全域で低減し、その結果トカマク様の閉じ込めパラメータが達成される一方、境界密度分布は著しく急峻化し、ベータ値は増加する。RFPにおける急峻な境界圧力分布、比較的高いベータ値、および境界近傍の強い不平衡磁場曲率は、境界近傍の圧力駆動型流体乱流を励起し、閉じ込めを悪化させると考えられるが、これは実験観測と矛盾する。本研究では、標準平衡およびPPCD様平衡における境界圧力勾配駆動型理想モードの安定性解析を行う。円筒RFP平衡における理想磁気流体力学モデルを用い、圧力分布はステップ関数で表され、プラズマ境界と導体壁の間には真空層が存在するものとする。標準平衡およびPPCD様平衡は、プラズマ・真空界面における表面電流の方向によって定義される。結果は、標準平衡では境界圧力勾配駆動型モードがこのモデルにおいて強く不安定であるのに対し、PPCD様平衡への遷移によりこれらのモードが完全に安定化されることを示す。このモードの安定化は、主として駆動中における圧力勾配位置での磁気シアの強化と、その位置が導体壁に近接することによるものである。この安定化機構はRFPに固有のものではなく、PPCDは他の磁気閉じ込めシステムにも適用可能な境界圧力勾配駆動型不安定性の一般的な安定化手法である。トカマクにおける境界局在モード（ELM）を安定化するためのPPCDの適用が提案される。