The magnetic signals detected by the poloidal Mirnov probe arrays in\mbox{DIII-D} indicate that the phase of the signals routinely exhibits strongreversal, or `phase folding', over the entire inboard region of highbeta plasmas. The magnitude of the reversal can be up to 2π inphase. This phenomenon appears paradoxical as only helical MHD modeswith a single handedness exist in fusion tokamak plasmas. This papershows that the superposition of poloidal harmonic components of rotatinghelical modes can produce such phase foldings under the properconditions.Strong phase foldings observed in magnetic signals from tokamaks arepossible due to toroidicity, plasma shaping, change in measurementorientations, and non-uniform distances between the signal source andthe measurement locations. These introduce poloidal modulation to theamplitude of each helical component, and can induce apparently`opposite' helicity components at the measurement \nobreak location. Phasefoldings of poloidal Mirnov array signals can also occur from multiplehelical components of constant amplitudes. Thus, phase foldings can evenoccur in circular cylindrical tokamaks.The strong phase foldings observed by a poloidal Mirnov array in DIII-Dtokamak plasmas are verified numerically with highly localized plasmadisplacements on the outboard due to the high beta effect and resultfrom a superposition of many MHD components with a kink-type ballooningstructure. Although it is premature to interpret detailed plasmabehaviour responsible for phase foldings, this paper resolves theseemingly paradoxical phase folding phenomenon observed in high betatokamak plasmas, and may provide a better analysis of MHD behaviour inthe future.
DIII-Dにおけるポロイダル・ミルノフプローブアレイによって検出された磁気信号は、その位相が高ベータプラズマの全域にわたって頻繁に反転、すなわち「位相折り返し」を示すことを明らかにしている。この反転の大きさは最大で2πに達する。この現象は、トカマクプラズマ中に単一のヘリシティを持つMHDモードのみが存在するという事実と矛盾するように見えるため、一見パラドックス的である。本論文では、回転するヘリカルモードのポロイダル高調波成分の重ね合わせが、適切な条件下でこのような位相折り返しを生み出すことを示す。トカマク磁気信号に観測される強い位相折り返しは、トロイダル性、プラズマ形状、測定方位の変化、および信号源と測定位置間の非一様な距離に起因する。これらの要因は各ヘリカル成分の振幅にポロイダル変調をもたらし、測定位置において見かけ上「逆方向」のヘリシティ成分を誘起し得る。ポロイダル・ミルノフアレイ信号の位相折り返しは、一定振幅の複数のヘリカル成分からも生じ得る。したがって、位相折り返しは円形断面トカマクにおいても発生し得る。DIII-Dで観測された強い位相折り返しは、高ベータ効果による外側領域の強く局在化したプラズマ変位と、キンク型バルーニング構造を持つ多数のMHD成分の重ね合わせによって数値的に検証される。詳細なプラズマ挙動の解釈にはさらなる検討を要するが、本論文は高ベータトカマクプラズマで観測される一見パラドックス的な位相折り返し現象を解明し、将来のMHD挙動のより良い解析への道を開くものである。