Edge poloidal flows exceeding the poloidal sound speed lead to the formation of a pedestal structure (Guazzotto and Betti 2011 Phys. Rev. Lett.107 125002). This result is based on the existence of 'transonic' equilibria, in which the edge region of the plasma flows supersonically with respect to the poloidal sound speed (i.e. the sound speed reduced by a factor Bθ/B), while the plasma core is rotating with subsonic poloidal velocities. The ideal-MHD equilibrium force balance shows that radial discontinuities must be present at equilibrium in the presence of transonic flows. The formation of the transonic discontinuity was proven with time-dependent simulations. In this work, we prove that the transonic discontinuity can be formed with poloidal velocities no larger than a few tens of km s−1. Such relatively slow velocities are supersonic at the bottom of the pedestal where the temperature is a few tens of eVs. We also show how realistic toroidal velocity profiles can be obtained in transonic equilibria if the appropriate choice is made for the input free functions.
エッジポロイダル流がポロイダル音速を超えると、ペデスタル構造の形成につながる（Guazzotto and Betti 2011 Phys. Rev. Lett.107 125002）。この結果は、プラズマのエッジ領域がポロイダル音速（すなわち、音速をBθ/Bだけ低減したもの）に対して超音速で流れる一方、プラズマコアは亜音速のポロイダル速度で回転する「遷音速」平衡の存在に基づいている。理想MHD平衡力の釣り合いは、遷音速流の存在下では平衡状態に動径方向の不連続が存在しなければならないことを示している。遷音速不連続の形成は時間依存シミュレーションで証明された。本研究では、遷音速不連続が数十km s−1以下のポロイダル速度で形成され得ることを証明する。このような比較的遅い速度は、温度が数十eVであるペデスタル底部では超音速である。また、入力自由関数を適切に選択すれば、遷音速平衡において現実的なトロイダル速度分布が得られることも示す。