Low-n magnetohydrodynamic (MHD) modes in the quiescent high confinement mode (H-mode) pedestal are investigated in this paper. Here, n is the toroidal mode number. The low collisionality regime is considered, so that a safety-factor plateau arises in the pedestal region because of the strong bootstrap current. The JET-like (Joint European Torus) equilibria of quiescent H-mode discharges are generated numerically using the VMEC code. The stability of this type of equilibria is analysed using the AEGIS code, with subsonic rotation effects taken into account. The current investigation extends the previous studies of n = 1 modes to n = 2 and 3 modes. The numerical results show that the MHD instabilities in this type of equilibria have characteristic features of the infernal mode. We find that this type of mode tends to prevail when the safety-factor value in the shear-free region is slightly larger than an integer. In this case the frequencies (ωn) of modes with toroidal mode number n roughly follow the rule ωn ∼ −nΩp, where Ωp is the local rotation frequency where the infernal harmonic prevails. Since the infernal mode tends to develop near the pedestal top, where pressure driving is strong but magnetic shear stabilization is weak, this local rotation frequency tends to be close to the pedestal top value. These typical mode features bear close resemblance to the edge harmonic oscillations (or outer modes) at the quiescent H-mode discharges observed experimentally.
本論文では、静穏高閉じ込めモード（Hモード）ペデスタルにおける低トロイダルモード数（低n）の磁気流体力学（MHD）モードを調査する。ここで、nはトロイダルモード数を表す。低衝突領域を考慮することで、強いブートストラップ電流によりペデスタル領域に安全係数の平坦領域が生じる。JET（共同欧州トーラス）類似の静穏Hモード放電の平衡状態を、VMECコードを用いて数値的に生成する。このような平衡状態の安定性を、亜音速回転効果を考慮したAEGISコードを用いて解析する。本研究は、これまでのn＝1モードの研究をn＝2およびn＝3モードに拡張するものである。数値結果は、この種の平衡状態におけるMHD不安定性が、内部モードの特徴的な性質を示すことを明らかにしている。せん断のない領域における安全係数の値が整数よりわずかに大きい場合に、この種のモードが優勢になる傾向があることが分かる。この場合、トロイダルモード数nのモードの周波数（ωn）は、おおよそωn ∼ −nΩp の関係に従う。ここで、Ωp は内部モードが卓越する領域での局所回転周波数である。内部モードは、圧力勾配が強く磁気せん断による安定化が弱いペデスタル頂部付近で発達する傾向があるため、この局所回転周波数はペデスタル頂部の値に近くなる。これらのモードの特徴的な性質は、実験的に観測された静穏Hモード放電におけるエッジ高調波振動（または外部モード）と密接な類似性を示している。