We extend a reduced-dimension stellarator ideal-MHD normal-mode model to include a vacuum region, and describe magnetic fluctuations in the H-1 heliac. We apply the reduced model to a magnetic field configuration with high density and compute the two lowest frequency global Alfvén eigenmodes (GAEs): (m, n) = (4, 5) and (7, 9). The poloidal mode number, predicted frequency and radial attenuation profile are then compared with measurements from a poloidal Mirnov array. Of the two candidates, the (7, 9) mode has a closer match in frequency and radial attenuation profile, and its narrower radial eigenfunction is a better match to recent optical-emission measurements [18]. Measurements of the temporal evolution of the mode are also consistent with the inferred Alfven frequency scaling at the radial localization of the (7, 9) mode. Combined, these observations suggest the measured fluctuation is a (7, 9) GAE. A wider benefit of our work includes the potential of a reduced-dimension normal-mode MHD model, with negligible computational needs, to characterize and identify mode activity in real time based on frequency, phase information, internal measurements and vacuum region attenuation. Such a model, which is likely to improve in accuracy for devices with simpler configuration such as a tokamak, may be useful as a tool for real time MHD spectroscopy, and to predict and control global eigenmodes associated with fast ion loss in burning plasmas.
我々は、低次元化された恒星器理想MHDノーマルモードモデルを真空領域を含むように拡張し、H-1ヘリアックにおける磁気揺動を記述する。この低次元化モデルを高密度の磁場配位に適用し、最も低い周波数の2つの大域的アルヴェン固有モード(GAE)、すなわち(m, n) = (4, 5)および(7, 9)を計算する。次に、ポロイダルモード数、予測周波数、および径方向減衰プロファイルを、ポロイダルミルノフアレイによる測定結果と比較する。2つの候補のうち、(7, 9)モードは周波数と径方向減衰プロファイルにおいてより良く一致し、そのより狭い径方向固有関数は、最近の光学発光測定[文献番号]とより良く一致する。モードの時間発展の測定も、(7, 9)モードの径方向局在化における推定アルヴェン周波数スケーリングと整合的である。これらを総合すると、測定された揺動は(7, 9)GAEであることが示唆される。本研究のより広範な利点には、計算コストがほぼ不要な低次元化ノーマルモードMHDモデルが、周波数、位相情報、内部測定、および真空領域減衰に基づいてモード活動をリアルタイムで特徴づけ・同定できる可能性が含まれる。このようなモデルは、トカマクのようなより単純な配位を持つ装置では精度が向上する可能性が高く、リアルタイムMHD分光のツールとして、また燃焼プラズマにおける高速イオン損失に関連する大域的固有モードの予測と制御に有用となり得る。