This paper presents a description of the spatial and temporal structure of edge-localized modes (ELMs) observed in the MAST tokamak. Filamentary enhancements of visible light are observed on photographic images of the plasma obtained during ELMs. Comparisons with simulations show that these filaments are consistent with following field lines at the outboard edge of the plasma. The toroidal mode number of these filaments has been extracted from a study of the discrete peaks observed in the ion saturation current recorded by a mid-plane reciprocating probe. A study of the time delay of these peaks with respect to the onset of the ELM has been used to calculate an effective radial velocity for the expansion of the filaments. A comparison of this derived radial velocity as a function of distance from the last closed flux surface with simulations indicates that the filament is accelerating away from the plasma. Evidence for the temporal evolution of the ELM comes from studies of outboard mid-plane Thomson scattering density profiles. In addition, a study of the toroidal velocity as a function of radius shows that during an ELM the strong velocity shear near the edge of the plasma, normally present in H-modes, is strongly reduced. The picture that emerges is that the ELM can be viewed as being composed of filamentary structures that are generated on a 100 µs timescale, accelerate away from the plasma edge, are extended along a field line and have a typical toroidal mode number ∼10. The implications of these filaments for the energy deposition on plasma facing components are discussed.
本論文は、MASTトカマクにおいて観測された周辺局在モード（ELM）の空間的・時間的構造について述べるものである。ELM中に取得されたプラズマの写真画像には、可視光のフィラメント状の増強が観測される。シミュレーションとの比較により、これらのフィラメントはプラズマ外側領域の磁力線に沿った構造と一致することが示される。これらのフィラメントのトロイダルモード数は、中平面に設置された往復プローブによって記録されたイオン飽和電流に見られる離散的なピークの解析から導出された。また、ELM開始時点に対するこれらのピークの時間遅延の解析から、フィラメントの有効な径方向速度が計算された。この導出された径方向速度の、最後の閉磁気面からの距離に対する依存性をシミュレーションと比較した結果、フィラメントがプラズマから離れる方向に加速していることが示された。ELMの時間的発展の証拠は、外側中平面におけるトムソン散乱による密度分布測定から得られている。さらに、半径方向に対するトロイダル速度の測定から、ELM中にはHモードで通常観測されるプラズマ周辺部の強い速度シアが大幅に低減することが示された。これらの結果から得られる描像として、ELMは約100マイクロ秒の時間スケールで生成され、プラズマ周辺部から離れる方向に加速し、磁力線に沿って伸展し、典型的なトロイダルモード数が約10であるフィラメント構造から構成されることが示唆される。最後に、これらのフィラメントがプラズマ対向機器へのエネルギー堆積に及ぼす影響について議論する。