The XTOR-2F code simulates the 3D dynamics of full bi-fluid MHD instabilities in tokamak plasmas (Lütjens and Luciani 2010 J. Comput. Phys.229 8130). The original fixed boundary computational domain of the code was generalized to a free-boundary one, thus approaching closely the geometry of today's and future large experimental devices. The initial conditions for XTOR-2F are given by the CHEASE equilibrium code (Lütjens et al O 1996 Comput. Phys. Commun.97 219) inside the plasma. Outside the plasma, the solution is extended by fitting the magnetic potential at the CHEASE computation domain boundary with a set of external poloidal magnetic coils. The boundary conditions use Green functions to construct a response matrix matching the normal and tangential components of the outside magnetic field with the inside solution. A thin resistive wall can be added to the computational domain. This new numerical setup generalizes the XTOR-2F investigation field from internal MHD instabilities such as internal kinks and tearings towards external instabilities. The code linear behavior is validated with two families of instabilities, n = 0 axisymmetric modes and external kinks. In order to validate the nonlinear behavior with these magnetic structure modifications, nonlinear resistive MHD simulations of tearing modes at zero beta evolving to a stationary state have been performed.
XTOR-2Fコードは、トカマクプラズマにおける完全二流体MHD不安定性の3次元ダイナミクスをシミュレーションする（Lütjens and Luciani 2010 J. Comput. Phys.229 8130）。このコードの元々の固定境界計算領域は、自由境界のものに一般化され、これにより現在および将来の大型実験装置の形状に密接に近似するものとなった。XTOR-2Fの初期条件は、プラズマ内部ではCHEASE平衡コード（Lütjens et al. 1996 Comput. Phys. Commun.97 219）によって与えられる。プラズマ外部では、CHEASE計算領域の境界における磁気ポテンシャルを、外部ポロイダル磁場コイルの集合にフィッティングすることによって解が拡張される。境界条件は、グリーン関数を用いて応答行列を構築し、外部磁場の法線成分および接線成分を内部解と整合させる。薄い抵抗性壁を計算領域に追加することができる。この新しい数値設定により、XTOR-2Fの調査対象範囲は、内部キンクやテアリングなどの内部MHD不安定性から、外部不安定性へと一般化される。コードの線形挙動は、n = 0軸対称モードと外部キンクという2つの不安定性ファミリーを用いて検証される。これらの磁気構造修正を伴う非線形挙動を検証するために、ベータがゼロの状態から定常状態へと発展するテアリングモードの非線形抵抗性MHDシミュレーションが実施された。