An approach to describe the plasma parameter variation with the effective minor radius across the edge region in the heliotron Large Helical Device (LHD) in configurations without and with a resonant magnetic perturbation (RMP) is elaborated, by averaging fluid equations for transport of particles, momentum and heat over the flux surfaces. Numerical solutions of one-dimensional, time-dependent equations derived and analytical estimates performed allow us to interpret the LHD experiments on the density limit. Calculations reproduce qualitatively the principal difference between situations without and in the presence of RMP: in the former case a thermal collapse of the discharge occurs immediately after the plasma detachment from the divertor target plates at a radiation level of 0.4–0.5; in the latter the radiating layer is localized at the plasma edge even if the power radiated exceeds 90% of the input power. A prominent role for such a behavior of plasma particle flows along magnetic field lines perturbed by RMP, leading to a positive radial gradient of the plasma density inside the magnetic island, is demonstrated.
ヘリオトロン装置である大型ヘリカル装置（LHD）において、共鳴磁場摂動（RMP）を印加した場合と印加しない場合の配位での、エッジ領域における有効小半径にわたるプラズマパラメータの変化を記述する手法を、粒子・運動量・熱の輸送に関する流体方程式を磁気面平均することにより詳述する。導出された1次元・時間依存方程式の数値解法と、実施した解析的評価により、LHDにおける密度限界実験の解釈が可能となる。計算結果は、RMPがない場合とある場合の本質的な差異を定性的に再現する：RMPがない場合、ダイバータ標的板からのプラズマ剥離直後に、放射損失率が0.4〜0.5のレベルで熱的崩壊（サーマルコラプス）が生じる。一方、RMPがある場合、放射損失が入力電力の90%を超える場合でも、放射層はプラズマエッジに局在する。このような挙動において、RMPによって摂動を受けた磁力線に沿ったプラズマ粒子流が果たす顕著な役割が実証され、それにより磁気島内部でプラズマ密度の正の動径勾配が形成されることが示される。