The effects of hyper-resistivity induced by anomalous electron viscosity on edge localized modes (ELMs) are systematically investigated using the ELM-PB model in BOUT++ simulation code. Our previous theoretical work [S Y Chen et al, Plasma Phys. Control. Fusion, 2024, 045001] indicates that the current diffusion caused by hyper-resistivity can reduce the magnetic field line bending stabilization effect and enhance the instability of ballooning modes. Meanwhile, the three-dimensional magnetohydrodynamic (MHD) simulations of peeling–ballooning mode (P–B mode) in this paper also indicate that hyper-resistivity can drive the instability of P–B mode. More specifically, when the value of normalized hyper-resistivity is large, the destabilizing effect is basically not affected by resistivity. Nonlinear simulations demonstrate that there exists a threshold value of normalized resistivity, below which, the loss of pedestal stored energy is mainly determined by hyper-resistivity. The three-dimensional MHD simulation result is consistent with our theoretical prediction that the influence of hyper-resistivity and resistivity on the P–B mode exhibits a competitive relationship. This implies that in future large-scale fusion devices with low-collisionality plasmas, the impact of hyper-resistivity on P–B mode instability will become non-negligible and may replace resistivity as a potential excitation mechanism for small ELMs.
異常電子粘性によって誘起されるハイパー抵抗率が周辺局在モード(ELM)に及ぼす影響を、BOUT++シミュレーションコードのELM-PBモデルを用いて系統的に調査した。我々の以前の理論研究[S Y Chen et al, Plasma Phys. Control. Fusion, 2024, 045001]は、ハイパー抵抗率によって引き起こされる電流拡散が磁力線の曲げ安定化効果を低減し、バルーニングモードの不安定性を増強し得ることを示している。一方、本論文におけるピーリング・バルーニングモード(P–Bモード)の三次元磁気流体力学(MHD)シミュレーションも、ハイパー抵抗率がP–Bモードの不安定性を駆動し得ることを示している。より具体的には、規格化されたハイパー抵抗率の値が大きい場合、その不安定化効果は基本的に抵抗率の影響を受けない。非線形シミュレーションは、規格化された抵抗率には閾値が存在し、その閾値以下ではペデスタル蓄積エネルギーの損失が主にハイパー抵抗率によって決定されることを示している。三次元MHDシミュレーションの結果は、P–Bモードに対するハイパー抵抗率と抵抗率の影響が競合関係を示すという我々の理論的予測と一致している。このことは、低衝突度プラズマを有する将来の大型核融合装置において、P–Bモード不安定性に対するハイパー抵抗率の影響が無視できなくなり、小さなELMの潜在的な励起機構として抵抗率に取って代わる可能性があることを示唆している。