The plasma response to the n = 1, 2, 4 (n is the toroidal mode number) resonant magnetic perturbation (RMP) fields, and the consequences on the fast ion confinement, are numerically investigated for a reference high-pressure plasma in HL-2M, by utilizing the linear resistive magnetohydrodynamic code MARS-F (Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681). The best coil current configurations, in terms of the coil phasing between the upper and lower rows of coils for controlling type-I edge localized modes (ELMs) in HL-2M, are identified as −130, −30, 180 degrees for the n = 1, 2, 4 fields, respectively, based on the edge peeling-tearing plasma response criterion. The plasma is found to substantially amplify the applied vacuum RMP field with the best coil phasing for the reference HL-2M equilibrium. The overall field amplification factor, defined as the peak-to-peak ratio of the poloidal spectra for the total field perturbation including the plasma response and the vacuum field alone, is about five for all n's. The amplification, however, does not occur with the worst coil phasing for ELM control. This field amplification due to the high-pressure plasma response, together with the plasma screening of the resonant radial field components in the core region, have several consequences on the fast ion confinement in HL-2M during ELM control with RMP. (i) Three-dimensional fields including the plasma response, and with the best coil phasing, substantially enhance the distortion of fast ion orbits compared to the vacuum field approximation. With the n = 1 RMP, the plasma-response-induced enhancement of the orbit distortion reaches a factor of four when measured in terms of the canonical toroidal angular momentum. (ii) With the best coil phasing, the plasma response widens the stochastic region for the particle orbits on the Poincaré plane. (iii) The orbit islands, including the plasma response, remain as large as the vacuum counterparts in the plasma core where strong screening of the resonant field components occur. All these effects lead to enhanced fast ion transport (and loss) in the high-pressure HL-2M plasma, when the best RMP spectrum is applied to control ELMs.
HL-2Mにおける参照高圧プラズマに対して、n = 1, 2, 4（nはトロイダルモード数）の共鳴磁場摂動（RMP）場に対するプラズマ応答と、高速イオン閉じ込めへの影響が、線形抵抗性磁気流体力学コードMARS-F（Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681）を用いて数値的に調査された。HL-2MにおけるI型エッジ局在モード（ELM）を制御するための上部および下部コイル列間のコイル位相に関して、最良のコイル電流配置は、エッジピーリング・テアリングプラズマ応答基準に基づき、n = 1, 2, 4の各場に対してそれぞれ−130度、−30度、180度と同定された。参照HL-2M平衡に対して最良のコイル位相では、プラズマが印加された真空RMP場を実質的に増幅することが見出された。全体的な場の増幅係数は、プラズマ応答を含む全場摂動のポロイダルスペクトルと真空場のみのポロイダルスペクトルのピーク間比として定義され、すべてのnについて約5である。しかしながら、この増幅は、ELM制御にとって最悪のコイル位相では発生しない。高圧プラズマ応答によるこの場の増幅は、コア領域における共鳴径方向場成分のプラズマ遮蔽とともに、RMPによるELM制御中のHL-2Mにおける高速イオン閉じ込めに対していくつかの影響を及ぼす。(i) プラズマ応答を含み、最良のコイル位相を持つ三次元場は、真空場近似と比較して高速イオン軌道の歪みを大幅に増強する。n = 1 RMPでは、プラズマ応答による軌道歪みの増強は、正準トロイダル角運動量で測定すると4倍に達する。(ii) 最良のコイル位相では、プラズマ応答はポアンカ