Edge-localized modes (ELMs) are instabilities in the edge of tokamak plasmas in the high confinement regime (H-mode). Despite beneficial aspects of ELMs, in a future device the size of the energy loss per ELM must be controlled, in order to avoid intolerable divertor power flux densities. To proceed in understanding how the ELM size is determined and how ELM mitigation methods work it is necessary to characterize the non-linear evolution of ELMs.This publication presents a detailed analysis of the toroidal structure of dominant magnetic perturbations during type-I ELMs in TCV. These signatures of the instability can be observed most intensely in close temporal vicinity to the onset of enhanced Dα-radiation. In particular it is shown that dominant magnetic perturbations already have a rigid toroidal mode structure when they are detected with magnetic probes. This indicates that perturbations associated with this type of ELM at TCV cannot be observed in their linear phase. Furthermore it is demonstrated that the toroidal structure of dominant magnetic perturbations is most often dominated by the n = 1 component. This is in clear contrast to typical results of linear stability calculations, leading to the hypothesis that the dominant toroidal mode number from the linear to the non-linear phase has a transition from intermediate to low values. In general, the reported results show that non-linear coupling leads to a significant modification of the mode structure.
エッジ局在モード(ELM)は、高閉じ込めモード(Hモード)におけるトカマクプラズマの周辺部の不安定性である。ELMの有益な側面にもかかわらず、将来の装置では、許容できないダイバータ熱流束密度を避けるために、ELMあたりのエネルギー損失の大きさを制御しなければならない。ELMの大きさがどのように決定され、ELM緩和手法がどのように機能するかの理解を進めるためには、ELMの非線形発展を特徴付けることが必要である。本出版物は、TCVにおけるタイプI ELM中の支配的な磁気摂動のトロイダル構造の詳細な解析を示す。この不安定性のシグネチャは、増強されたDα放射の開始に時間的に近接した領域で最も強く観測され得る。特に、支配的な磁気摂動は、磁気プローブで検出された時点で既に剛体的なトロイダルモード構造を有することが示される。これは、TCVにおけるこのタイプのELMに関連する摂動は、その線形位相では観測できないことを示している。さらに、支配的な磁気摂動のトロイダル構造は、ほとんどの場合n = 1成分によって支配されることが実証される。これは線形安定性計算の典型的な結果とは明らかに対照的であり、線形位相から非線形位相への支配的なトロイダルモード数が中間値から低値へ遷移するという仮説につながる。一般に、報告された結果は、非線形結合がモード構造の有意な変更をもたらすことを示している。