We present a hybrid kinetic–MHD approach realized within the code MEPHIT for the linear modeling of the interaction of resonant magnetic perturbations (RMPs) with tokamak plasmas. The model uses an iterative approach, where the solution of Ampère’s law in realistic device geometry is combined with the computation of plasma response currents to a given magnetic perturbation. The latter computation employs the ideal MHD model in most of the plasma volume, and a 1D collisional kinetic model in the resonant layers centered around rational flux surfaces. Within a 1D kinetic model, a straight inhomogeneous plasma cylinder geometry is assumed, and the finite Larmor radius expansion of the plasma response current and charge densities up to second order is employed. The hybrid kinetic–MHD model is applied to RMPs in ASDEX Upgrade experiments on edge-localized mode suppression and compared to the results of the code GPEC used in the ideal MHD limit. In particular, the new hybrid model allows the estimation of the size of an RMP-induced magnetic island well in the case where the electron shielding current is nearly eliminated by quasilinear effects due to the electron fluid resonance. Moreover, the hybrid approach developed here easily permits further incorporation of more detailed and accurate kinetic models of the resonant layer.
我々は、共鳴磁場摂動（RMP）とトカマクプラズマとの相互作用の線形モデリングのために、コードMEPHIT内で実現されたハイブリッド運動論–MHDアプローチを提示する。このモデルは反復アプローチを用いており、現実的な装置形状におけるアンペールの法則の解と、与えられた磁場摂動に対するプラズマ応答電流の計算とを組み合わせる。後者の計算は、プラズマ体積の大部分では理想MHDモデルを、有理磁束面を中心とする共鳴層内では1次元衝突運動論モデルを用いる。1次元運動論モデル内では、直線状の非一様プラズマ円筒幾何学が仮定され、プラズマ応答電流密度および電荷密度の有限ラーマー半径展開が2次まで用いられる。ハイブリッド運動論–MHDモデルは、周辺局在モード抑制に関するASDEX Upgrade実験におけるRMPに適用され、理想MHD極限で用いられるコードGPECの結果と比較される。特に、新しいハイブリッドモデルは、電子遮蔽電流が電子流体共鳴による準線形効果によってほぼ消失する場合に、RMP誘起磁気島の大きさを良好に推定することを可能にする。さらに、ここで開発されたハイブリッドアプローチは、共鳴層のより詳細で正確な運動論モデルのさらなる組み込みを容易に可能にする。