In order to understand the effect of rotation on the response of a plasma to three-dimensional magnetic perturbations, we perform a systematic scan of the zero-crossing of the rotation profile in a DIII-D ITER-similar shape equilibrium using linear, time-independent modeling with the M3D-C1 extended magnetohydrodynamics code. We confirm that the local resonant magnetic field generally increases as the rotation decreases at a rational surface. Multiple peaks in the resonant field are observed near rational surfaces, however, and the maximum resonant field does not always correspond to zero rotation at the surface. Furthermore, we show that non-resonant current can be driven at zero-crossings not aligned with rational surfaces if there is sufficient shear in the rotation profile there, leading to amplification of near-resonant Fourier harmonics of the perturbed magnetic field and a decrease in the far-off-resonant harmonics. The quasilinear electromagnetic torque induced by this non-resonant plasma response provides drive to flatten the rotation, possibly allowing for increased transport in the pedestal by the destabilization of turbulent modes. In addition, this torque acts to drive the rotation zero-crossing to dynamically stable points near rational surfaces, which would allow for increased resonant penetration. By one or both of these mechanisms, this torque may play an important role in bifurcations into suppression of edge-localized modes. Finally, we discuss how these changes to the plasma response could be detected by tokamak diagnostics. In particular, we show that the changes to the resonant field discussed here have a significant impact on the external perturbed magnetic field, which should be observable by magnetic sensors on the high-field side of tokamaks but not on the low-field side. In addition, TRIP3D-MAFOT simulations show that none of the changes to the plasma response described here substantially affects the divertor footprint structure.
回転がプラズマの三次元磁気摂動に対する応答に及ぼす影響を理解するため、DIII-DのITER類似形状平衡における回転プロファイルのゼロ交差について系統的なスキャンを、線形・時間独立のM3D-C1拡張磁気流体力学コードを用いて実施する。有理面上で回転が減少するにつれて、局所共鳴磁場が一般に増大することを確認する。しかしながら、有理面近傍では複数のピークが観測され、最大共鳴磁場は必ずしも表面でのゼロ回転に対応しない。さらに、有理面と一致しないゼロ交差においても、そこでの回転プロファイルに十分なシアが存在すれば、非共鳴電流が駆動され得ることを示す。これにより、摂動磁場の近共鳴フーリエ高調波が増幅され、遠共鳴高調波は減少する。この非共鳴プラズマ応答によって誘起される準線形トルクは、回転を平坦化する駆動力を提供し、乱流モードの不安定化によるペデスタル内の輸送増大を可能にする可能性がある。さらに、このトルクは回転のゼロ交差を有理面近傍の動的安定点へと駆動し、共鳴浸透の増大を可能にする。これらの機構の一方または両方により、このトルクは周辺局在モードの抑制への分岐において重要な役割を果たし得る。最後に、これらのプラズマ応答の変化がトカマク診断によってどのように検出され得るかを議論する。特に、ここで議論した共鳴磁場の変化は、外部摂動磁場に有意な影響を及ぼし、トカマクの高磁場側の磁気センサーで観測可能であるが、低磁場側では観測されないことを示す。さらに、TRIP3D-MAFOTシミュレーションにより、ここで記述したプラズマ応答の変化はいずれもダイバータフットプリント構造を実質的に変化させないことを示す。