The n = 1 (n is the toroidal mode number) resistive wall mode (RWM) instability and the resonant field amplification (RFA) due to a stable RWM response are numerically investigated for an MAST high-pressure plasma scenario, utilizing the MARS-F Liu et al (2000 Phys. Plasmas7 3681) and MARS-K Liu et al (2008 Phys. Plasmas15 112503) codes, for the purpose of understanding the potential RWM behavior in MAST-U plasmas. Ideal kink stability analysis identifies a target plasma, with parameters similar to that of the reference equilibrium reconstructed from an MAST high-pressure discharge, that accesses the RWM regime. The unstable n = 1 RWM for the target equilibrium is subject to strong damping by the plasma toroidal flow and/or the drift kinetic effects from thermal particles. As a result, the mode is found to be stable under the experimental flow conditions, or even without flow stabilization if drift kinetic stabilization is included. The stability prediction is robust against variation of the assumed resistive wall minor radius. Active magneto-hydrodynamic (MHD) spectroscopy modeling, using the magnetic coils designed for controlling the edge localized modes (ELMs) in MAST-U as the antenna, shows strong RFA due to a stable RWM response in the target plasma. Maximal amplification, of 6–7 times larger than the applied vacuum field within the plasma, is obtained assuming a coil phasing of 120–180 degrees between the upper and lower rows of the ELM control coils. The MHD-kinetic hybrid model predicts generally higher RFA than the fluid model, in particular near the low-field and high-field sides of the plasma boundary surface. The MARS-F/K modeling thus shows that the RWM in MAST-U is subject to strong flow and kinetic stabilization, but can nevertheless be detected by active MHD spectroscopy.
n = 1（nはトロイダルモード数）抵抗性壁モード（RWM）不安定性と、安定なRWM応答による共鳴磁場増幅（RFA）を、MAST高ベータプラズマシナリオに対して、MARS-F（Liuら、2000年、Phys. Plasmas 7、3681）およびMARS-K（Liuら、2008年、Phys. Plasmas 15、112503）コードを用いて数値的に調査した。その目的は、MAST-Uプラズマにおける潜在的なRWM挙動を理解することである。理想キンク安定性解析により、MAST高ベータ放電から再構成された参照平衡と同様のパラメータを持つターゲット平衡が、RWM領域に到達することが特定された。ターゲット平衡に対する不安定なn = 1 RWMは、プラズマのトロイダル流および/または熱粒子のドリフト運動論効果によって強い減衰を受ける。その結果、実験的な流れ条件下ではモードは安定であり、あるいはドリフト運動論的安定化を含めれば、流れの安定化がなくても安定であることが見出された。安定性予測は、仮定された抵抗性壁の小半径の変動に対して頑健である。MAST-UのELM制御用に設計された磁気コイルをアンテナとして用いた能動MHD分光モデリングにより、ターゲットプラズマにおける安定なRWM応答による強いRFAが示された。最大増幅は、ELM制御コイルの上下列間で120〜180度のコイル位相を仮定した場合に、プラズマ内の印加真空磁場の6〜7倍大きい値が得られた。MHD-運動論ハイブリッドモデルは、流体モデルよりも一般的に高いRFAを予測し、特にプラズマ境界面の低磁場側および高磁場側で顕著である。MARS-F/Kモデリングは、MAST-UにおけるRWMが強い流れおよび運動論的安定化を受けるが、それでも能動MHD分光法によって検出可能であることを示している。