Characteristics of MHD instabilities and their impacts on plasma confinement are studied in current free plasmas of the Large Helical Device. Spontaneous L–H transition is often observed in high beta plasmas close to 2% at low toroidal fields (Bt ⩽ 0.75 T). The stored energy starts to rise rapidly just after the transition accompanying the clear rise in the electron density but quickly saturates due to the growth of the m = 2/n = 3 mode (m and n: poloidal and toroidal mode numbers), the rational surface of which is located in the edge barrier region, and edge localized mode (ELM) like activities having fairly small amplitude but high repetition frequency. Even in low beta plasmas without L–H transitions, ELM-like activities are sometimes induced in high performance plasmas with a steep edge pressure gradient and transiently reduce the stored energy up to 10%. Energetic ion driven MHD modes such as Alfvén eigenmodes (AEs) are studied in a very wide range of characteristic parameters (the averaged beta of energetic ions, ⟨βb∥⟩, and the ratio of energetic ion velocity to the Alfvén velocity, Vb∥/VA), of which range includes all tokamak data. In addition to the observation of toroidicity induced AEs (TAEs), coherent magnetic fluctuations of helicity induced AEs (HAEs) have been detected for the first time in NBI heated plasmas. The transition of a core-localized TAE to a global AE (GAE) is also observed in a discharge with temporal evolution of the rotational transform profile, having a similarity to the phenomenon observed in a reversed shear tokamak. At low magnetic fields, bursting TAEs transiently induce a significant loss of energetic ions, up to 40% of injected beams, but on the other hand play an important role in triggering the formation of transport barriers in the core and edge regions.
大型ヘリカル装置の無電流プラズマにおけるMHD不安定性の特性と、それらがプラズマ閉じ込めに及ぼす影響について研究した。自発的なL-H遷移は、低トロイダル磁場（Bt ⩽ 0.75 T）において、約2%の高ベータプラズマでしばしば観測される。蓄積エネルギーは遷移直後に急速に上昇し始め、電子密度の明確な上昇を伴うが、その有理面がエッジ障壁領域に位置するm = 2/n = 3モード（mおよびn：ポロイダルおよびトロイダルモード数）の成長と、振幅はかなり小さいが高繰り返し周波数を有するエッジ局在モード（ELM）様の活動により、急速に飽和する。L-H遷移を伴わない低ベータプラズマにおいても、ELM様の活動は、急峻なエッジ圧力勾配を有する高性能プラズマで時折誘発され、蓄積エネルギーを最大10%まで過渡的に減少させる。高エネルギーイオン駆動型MHDモード、例えばアルヴェン固有モード（AE）は、その特性パラメータ（高エネルギーイオンの平均ベータ、⟨βb∥⟩、および高エネルギーイオンの速度とアルヴェン速度の比、Vb∥/VA）の非常に広い範囲にわたって研究されており、その範囲には全トカマクデータが含まれる。トロイダリティ誘起AE（TAE）の観測に加えて、ヘリシティ誘起AE（HAE）のコヒーレントな磁気揺動が、NBI加熱プラズマにおいて初めて検出された。また、回転変換プロファイルの時間発展を伴う放電において、コア局在TAEからグローバルAE（GAE）への遷移も観測され、これは逆転シアトカマクで観測される現象と類似性を有する。低磁場において、バースティングTAEは高エネルギーイオンの有意な損失を過渡的に誘発し、その損失は入射ビームの最大40%に達するが、一方でコアおよびエッジ領域における輸送障壁の形成を誘発する重要な役割も果たす。