Substantial losses of plasma stored energy and toroidal ion momentum are observed in JET during large amplitude oscillating or quasi-stationary MHD activity when mode coupling effects become important. The degradation in the diamagnetic stored energy due to low m,n MHD modes increases with amplitude, reaching ΔW/W > 30% at a mode amplitude of r/Bθ > 0.4%. Favourable comparisons are made with the degradation in the incremental energy confinement time during such MHD activity as predicted by Chang and Callen. The reduction in the plasma ion toroidal momentum, from charge exchange measurements on C 6+ ions, depends on the extent of mode coupling within the plasma and on the oscillation frequency of the n = 1 mode. When r/Bθ > 0.1% for more than about 300 ms, toroidal coupling between low m,n modes together with coupling of the plasma ions to the modes by a force equilibrates the toroidal ion rotation frequency with the MHD oscillation frequency over substantial regions of the plasma, depending on the radius of the rational q surface of the coupled MHD mode. This ion mode coupling force becomes particularly apparent when the mode frequency drops to nearly zero and the ion toroidal rotation frequency also drops to zero within 100–300 ms, despite continued neutral beam injection. In such cases, the toroidal ion momentum appears to be lost electromagnetically via the MHD modes to the external structure or to fixed stray fields of the tokamak, while the plasma stored energy losses must be accounted for by other processes.
JETにおいて、モード結合効果が重要となる大振幅の振動的または準定常的MHD活動中に、プラズマ蓄積エネルギーとトロイダルイオン運動量の大きな損失が観測される。低次のm,nモードによる反磁性蓄積エネルギーの低下は振幅とともに増大し、モード振幅r/Bθが0.4%を超えるとΔW/Wは30%を超える。このようなMHD活動中の増分エネルギー閉じ込め時間の低下は、ChangとCallenによって予測されたものと良好な一致を示す。C6+イオンの電荷交換測定から得られるプラズマイオンのトロイダル運動量の減少は、プラズマ内のモード結合の程度とn=1モードの振動周波数に依存する。r/Bθが約300ms以上にわたって0.1%を超えると、低次のm,nモード間のトロイダル結合と、力によるプラズマイオンとモードとの結合が、結合したMHDモードの有理q面の半径に応じて、プラズマの広い領域にわたってトロイダルイオン回転周波数をMHD振動周波数と平衡させる。このイオン-モード結合力は、モード周波数がほぼゼロに低下し、中性粒子ビーム入射が継続しているにもかかわらず、イオンのトロイダル回転周波数も100〜300ms以内にゼロへ低下する場合に特に顕著となる。このような場合、トロイダルイオン運動量はMHDモードを介して電磁気的にトカマクの外部構造または固定迷走磁場へ失われているように見える一方、プラズマ蓄積エネルギーの損失は他の過程によって説明されなければならない。