The nonlinear evolution of weakly coupled double tearing modes (DTMs) with and without sheared toroidal flow is systematically investigated with the three-dimensional, toroidal-geometry, and nonlinear magneto-hydro-dynamics code CLT. Due to the explosive growth of the weakly coupled DTMs, the pressure crashes are much more severe than those caused by the strongly coupled DTMs. The weakly coupled DTMs can easily be decoupled by sheared toroidal flow, and then the mutually driven term between the two tearing modes becomes periodically positive and negative, leading to periodic growth. The interaction slows the rotation between the two tearing modes when the phase difference is close to 180°. When the islands are sufficiently large, the interaction can overcome the decoupling effect of the shear flow, and the two tearing modes then lock with each other. Due to the different coupling effects of the two tearing modes, the threshold island width or perturbed magnetic field for mode-locking increases with increasing separation. The coupling effect between the two tearing modes is also related to the resistivity. If the resistivity is high, the coupling effect between the two tearing modes can be huge. A stronger shear flow is needed to decouple them, and even a small island can lead to mode-locking in high-resistivity plasma.
弱結合ダブルテアリングモード(DTMs)の非線形発展を、せん断トロイダル流がある場合とない場合について、3次元・トロイダル幾何・非線形電磁流体力学コードCLTを用いて系統的に調べた。弱結合DTMsの爆発的成長により、圧力クラッシュは強結合DTMsによって引き起こされるものよりもはるかに深刻である。弱結合DTMsはせん断トロイダル流によって容易に非結合化され得る。すると、2つのテアリングモード間の相互駆動項は周期的に正と負になり、周期的成長をもたらす。その相互作用は、位相差が180°に近いとき、2つのテアリングモード間の回転を遅くする。島が十分に大きい場合、その相互作用はせん断流の非結合化効果を克服でき、2つのテアリングモードは互いにロックする。2つのテアリングモードの結合効果が異なるため、モードロッキングの閾値島幅または摂動磁場は、分離が大きくなるにつれて増大する。2つのテアリングモード間の結合効果は、抵抗率にも関係している。抵抗率が高い場合、2つのテアリングモード間の結合効果は非常に大きくなり得る。それらを非結合化するにはより強いせん断流が必要であり、高抵抗率プラズマでは、小さな島でさえモードロッキングを引き起こし得る。