A numerical modelling of the dynamics of an edge-localized mode (ELM) crash in the spherical tokamak is proposed by means of a three-dimensional nonlinear magnetohydrodynamic simulation. The simulation result shows a crash of the edge pressure profile due to the spontaneous growth of the ballooning mode instability. The simulation result shows good agreement in several characteristic features of the experimental observation of large scale ELMs in an appropriate time scale: (1) relation to the ballooning instability, (2) intermediate-n precursors, (3) low-n structure on the crash, (4) formation and separation of the filament and (5) considerable amount of convective loss of plasma, where n is the toroidal mode number. Furthermore, the model is verified by examining the effect of diamagnetic stabilization and by comparing the nonlinear behaviour with that of the peeling modes. The ion diamagnetic drift terms are found to stabilize some specific components linearly; nevertheless they are not so effective in the nonlinear dynamics such as the filament formation and the amount of loss. For the peeling mode case, no prominent filament structure is found to appear in contrast to the ballooning mode case.
球状トカマクにおける周辺局在モード(ELM)崩壊の動的モデリングを、三次元非線形磁気流体力学シミュレーションにより提案する。シミュレーション結果は、バルーニングモード不安定性の自発的な成長による周辺圧力分布の崩壊を示す。シミュレーション結果は、大規模ELMの実験的観測におけるいくつかの特徴的な性質と良好な一致を示す:適切な時間スケールにおいて、(1)バルーニング不安定性との関連、(2)中間トロイダルモード数nの前駆現象、(3)崩壊時の低n構造、(4)フィラメントの形成と分離、(5)大きな対流的粒子・熱損失、である。さらに、このモデルは、反磁性安定化効果を検証し、その非線形挙動をピーリングモードと比較することにより検証される。イオン反磁性ドリフト項は、線形成長段階において特定のモード成分を安定化することが見出されるが、フィラメント形成や損失量などの非線形ダイナミクスにおいてはそれほど効果的ではない。ピーリングモードの場合には、バルーニングモードの場合とは対照的に、顕著なフィラメント構造の出現は見られない。