Recent experimental observations have found turbulent fluctuation structures that are non-axisymmetric in a tokamak with applied 3D fields. In this paper, two fluid resistive effects are shown to produce changes relevant to turbulent transport in the modeled 3D magnetohydrodynamic (MHD) equilibrium of tokamak pedestals with these 3D fields applied. Ideal MHD models are insufficient to reproduce the relevant effects. By calculating the ideal 3D equilibrium using the VMEC code, the geometric shaping parameters that determine linear turbulence stability, including the normal curvature and local magnetic shear, are shown to be only weakly modified by applied 3D fields in the DIII-D tokamak. These ideal MHD effects are therefore not sufficient to explain the observed changes to fluctuations and transport. Using the M3D-C1 code to model the 3D equilibrium, density is shown to be redistributed on flux surfaces in the pedestal when resistive two fluid effects are included, while islands are screened by rotation in this region. The redistribution of density results in density and pressure gradient scale lengths that vary within pedestal flux surfaces between different helically localized flux tubes. This would produce different drive terms for trapped electron mode and kinetic ballooning mode turbulence, the latter of which is expected to be the limiting factor for pedestal pressure gradients in DIII-D.
最近の実験的観測により、3次元磁場が印加されたトカマクにおいて、非軸対称な乱流揺動構造が存在することが見出された。本論文では、このような3次元磁場が印加されたトカマク・ペデスタルのモデル化された3次元MHD平衡において、2流体抵抗性効果が乱流輸送に関連する変化を生じさせることを示す。理想MHDモデルは関連する効果を再現するには不十分である。VMECコードを用いて理想3次元平衡を計算することにより、線形乱流安定性を決定する幾何学的形状パラメータ（法線曲率および局所磁気剪断を含む）は、DIII-Dトカマクにおいて印加された3次元磁場によってわずかにしか変更されないことが示される。したがって、これらの理想MHD効果は、観測された揺動および輸送の変化を説明するには不十分である。M3D-C1コードを用いて3次元平衡をモデル化すると、抵抗性2流体効果を含めた場合、ペデスタル内の磁束面上で密度が再分布することが示される一方、この領域では回転によって磁気島が遮蔽される。密度の再分布により、ペデスタル磁束面内で密度および圧力の勾配長が、異なるヘリカル方向に局在化した磁束管間で変化する。これは、捕捉電子モードおよび運動論的バルーニングモードの乱流に対する異なる駆動項を生じさせることになり、後者はDIII-Dにおけるペデスタル圧力勾配の限界要因となると予想される。