In order to investigate the influences of ballooning modes with moderate wave numbers on MHD equilibrium, fully three-dimensional nonlinear MHD simulations with or without a large parallel thermal conductivity κ∥ are carried out for a fairly Mercier-unstable low-β MHD equilibrium in the inward-shifted Large Helical Device (LHD) configuration, which is considered to be avoided by pressure profile control in experiments. In the case without a κ∥ corresponding to a nearly non-dissipative plasma, such ballooning modes are so dangerous that a pressure collapse occurs in the core region and the plasma expands beyond the outermost flux surface. On the other hand, pressure deformation is limited in the core region for the case with a large κ∥, because ballooning modes with moderate wave numbers are significantly suppressed by κ∥. Since the core pressure collapse in a low-β plasma will become an obstacle on the way to attaining a high-β plasma in experiments, the operation regime or pressure profile in the inward-shifted LHD configuration might be restricted, at the least low-β regime, which is consistent with the experimental observation.
バルーニングモードがMHD平衡に及ぼす影響を調べるため、大きな平行熱伝導率κ∥を考慮した場合と考慮しない場合の完全三次元非線形MHDシミュレーションを、実験において圧力分布制御によって回避されると考えられている内側シフトLHD配位における、かなりメルシエ不安定な低ベータMHD平衡に対して実施した。κ∥を考慮しない、ほぼ無散逸プラズマに対応する場合には、このようなバルーニングモードは非常に危険であり、コア領域で圧力崩壊が発生し、プラズマは最外殻磁気面を超えて膨張する。一方、大きなκ∥を考慮した場合には、中程度の波数を持つバルーニングモードはκ∥によって有意に抑制されるため、圧力変形はコア領域に限定される。低ベータプラズマにおけるコア圧力崩壊は、実験において高ベータプラズマ達成の障害となることから、内側シフトLHD配位における運転領域または圧力分布は、少なくとも低ベータ領域では制限される可能性があり、これは実験観測と整合的である。