Ballooning mode saturation is investigated in realistic stellarator configurations using the flux tube approach of Ham et al (2018 Plasma Phys. Control. Fusion60 075017), Ham et al (2016 Phys. Rev. Lett.116 235001). The method is adapted to account for the lack of exact force balance in stellarator equilibrium solvers that assume existence of nested flux surfaces. A variational approach for calculating flux tube energy is developed to overcome this force error problem in stellarator numerical equilibria. Saturated (equilibrium) flux tube states that cross 10%–20% of the plasma minor radius are shown to exist for linearly ballooning unstable profiles. It is shown that several features of the displaced flux tube structure in a full nonlinear MHD simulation of Wendelstein 7X are reproduced by our model. Saturated states are found in a compact stellarator equilibrium close but below the marginal ballooning linear instability, i.e. the unperturbed equilibrium is metastable. This suggests that edge-localized-mode-like explosive MHD behavior may be possible in stellarators.
バルーニングモードの飽和は、Ham et al (2018 Plasma Phys. Control. Fusion60 075017)、Ham et al (2016 Phys. Rev. Lett.116 235001) のフラックスチューブ法を用いて、現実的なステラレーター配位において調査される。この手法は、入れ子状のフラックス面の存在を仮定するステラレーター平衡ソルバーにおける正確な力平衡の欠如を考慮するために適応される。フラックスチューブエネルギーを計算するための変分法が、ステラレーター数値平衡におけるこの力誤差問題を克服するために開発される。プラズマ小半径の10%–20%にわたる飽和した（平衡）フラックスチューブ状態が、線形バルーニング不安定なプロファイルに対して存在することが示される。Wendelstein 7Xの完全非線形MHDシミュレーションにおける変位したフラックスチューブ構造のいくつかの特徴が、我々のモデルによって再現されることが示される。飽和状態は、限界バルーニング線形不安定性に近いがそれ未満のコンパクトなステラレーター平衡において見出される。すなわち、摂動のない平衡は準安定である。このことは、周辺局在モード様の爆発的MHD挙動がステラレーターにおいて可能であることを示唆する。