It is recognized that tokamak plasma disruptions and vertical displacement events, with the attendant appearance of `halo currents', are a threat to future experiments such as ITER. Halo currents, flowing between the plasma and the wall, can develop large spatially localized components. Here, this is ascribed to a new instability that can occur in a composite circuit of a magnetized plasma and a solid conductor. The presence of the conductor divides the current perturbation into topologically distinct stable and unstable composite plasma-wall circuits. The plasma paths of such circuits are subject to hydromagnetic motions, which alter circuit geometry and conductivity while self-consistently preserving toroidal and poloidal periodicity. A simple prototype model is developed that is solved numerically and analytically to illustrate the geometrical aspect of the mechanism. The heterogeneity of the true plasma-wall system is shown to introduce considerable complexity. The basic concept may underlie a wider class of instabilities and waves.
トカマクプラズマのディスラプションおよび垂直変位事象が、それに伴う「ハロー電流」の出現とともに、ITERのような将来の実験に対する脅威であることが認識されている。プラズマと壁の間を流れるハロー電流は、大きな空間的に局在化した成分を発達させ得る。ここでは、これは磁化プラズマと固体導体からなる複合回路において発生し得る新たな不安定性に帰せられる。導体の存在は、電流摂動を、位相幾何学的に異なる安定および不安定な複合プラズマ・壁回路へと分割する。そのような回路のプラズマ経路は、磁気流体運動の影響を受け、それにより回路の幾何形状と導電率が変化する一方で、トロイダルおよびポロイダルの周期性は自己無撞着に保存される。この機構の幾何学的側面を例証するために、単純なプロトタイプモデルが開発され、数値的および解析的に解かれる。実際のプラズマ・壁系の不均一性は、かなりの複雑さをもたらすことが示される。この基本概念は、より広範な不安定性および波動の根底にある可能性がある。