The coupling of multiple magnetohydrodynamic (MHD) modes can lead to mode locking and major disruption in tokamak plasmas. In the J-TEXT tokamak, the coupling between two small modes, i.e. m/n = 2/1 and 3/1 modes (m and n are poloidal and toroidal mode numbers, respectively), appears when the edge safety factor is reduced to the vicinity of 3. After the mode coupling, the toroidal phase difference between the 2/1 and 3/1 modes equals 0 in the low field side midplane. This phase relation of coupled modes leads to mutual destabilization and even major disruption. A control scheme to avoid disruption caused by coupled modes by resonant magnetic perturbations (RMPs) is presented. It is found that the application of RMP significantly changes the evolution of the coupled modes. The coupling of the 2/1 and 3/1 modes occurs earlier as the RMP amplitude increases. The RMP with moderate amplitude can suppress the growth of 2/1 and 3/1 coupled modes and hence avoid disruption. These results provide a possible strategy for the suppression of neoclassical tearing mode (NTM) seed islands on International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) or future fusion reactors.
複数の磁気流体力学（MHD）モードの結合は、トカマクプラズマにおいてモードロッキングや大規模ディスラプションを引き起こす可能性がある。J-TEXTトカマクでは、エッジ安全係数が3付近まで低下すると、m/n = 2/1および3/1の2つの小さいモード間の結合（mおよびnはそれぞれポロイダルモード数およびトロイダルモード数）が現れる。モード結合後、低磁場側赤道面における2/1モードと3/1モードのトロイダル位相差は0となる。この位相関係により、結合モードは相互に不安定化を引き起こし、さらには大規模ディスラプションに至る。共鳴磁場摂動（RMP）による結合モードが引き起こすディスラプションを回避する制御手法を提示する。RMPの印加により、結合モードの時間発展が大きく変化することが見出された。RMP振幅の増大に伴い、2/1モードと3/1モードの結合はより早期に発生する。適度な振幅のRMPは2/1および3/1結合モードの成長を抑制し、それによりディスラプションを回避できる。これらの結果は、国際熱核融合実験炉（ITER）や将来の核融合炉における新古典テアリングモード（NTM）のシードアイランド抑制のための有力な方策を提供するものである。