The high β plasma response to rotating external magnetic perturbations is numerically studied and compared with the National Spherical Torus Experiment (NSTX). The hybrid magnetohydrodynamic(MHD)-kinetic modeling shows that drift kinetic effects are important in resolving the disagreement of plasma response between the ideal MHD prediction and the NSTX experimental observation when plasma pressure reaches and exceeds the no-wall limit (Troyon et al 1984 Plasma Phys. Control. Fusion26 209). Since the external rotating fields and high plasma rotation are presented in the NSTX experiments, the importance of the resistive wall effect and plasma rotation in determining the plasma response is also identified, where the resistive wall suppresses the plasma response through the wall eddy current. The inertial energy due to plasma rotation destabilizes the plasma. The complexity of the plasma response in this study indicates that MHD modeling, including comprehensive physics, e.g. the drift kinetic effects, resistive wall and plasma rotation, are essential in order to reliably predict the plasma behavior in a high beta spherical tokamak device.
高ベータプラズマの回転外部磁場に対する応答を数値的に研究し、National Spherical Torus Experiment（NSTX）と比較した。ハイブリッドMHD-運動論モデリングにより、プラズマ圧力が無壁限界（Troyonら、1984年、Phys. Fluids 26, 209）に達し、それを超える場合において、理想MHD予測とNSTX実験観測との間の不一致を解決する上で、ドリフト運動論効果が重要であることが示された。NSTX実験では回転外部磁場と高ベータプラズマ回転が提示されているため、プラズマ応答を決定する際の抵抗性壁効果とプラズマ回転の重要性も特定された。ここで、抵抗性壁は壁渦電流を通じてプラズマ応答を抑制する。プラズマ回転による慣性エネルギーはプラズマを不安定化する。本研究におけるプラズマ応答の複雑さは、高ベータ球状トカマク装置におけるプラズマ挙動を確実に予測するためには、ドリフト運動論効果、抵抗性壁、プラズマ回転などの包括的な物理を含むMHDモデリングが不可欠であることを示している。