Recent experimental observations have found toroidally localized MHD instabilities in the plasma edge during operation with applied magnetic perturbations on ASDEX Upgrade in H-mode with low collisionality . Large edge plasma displacements are induced by a stable kink response to the 3D magnetic perturbations. This kink response results in localized changes of geometric quantities, which in turn leads to the localization of MHD instabilities in the plasma edge. Infinite-n ideal MHD ballooning theory is shown to predict the existence of these instabilities, as well as the observed toroidal localization. Utilizing 3D VMEC equilibria, the local geometric parameters determining ideal stability, include the local magnetic shear, normal curvature, and geodesic curvature, are calculated for experimentally relevant conditions. It is found that these shaping parameters have significant levels of 3D variation, with the local magnetic shear being the dominant factor behind changes in the local geometry. This behavior leads to a significant decrease in the stabilizing line-bending energy for certain field lines, resulting in the localization of the ballooning instability. Furthermore, it is observed that a finite amount of magnetic perturbation (and subsequent edge perturbation) is necessary to modify the local geometry and excite the localized instability, leading to a threshold behavior.
近年の実験的観測により、ASDEX Upgradeにおける低衝突周波数でのHモード運転中に印加磁場摂動を伴うプラズマ周辺部において、トロイダル方向に局在したMHD不安定性が観測されている。大きな周辺プラズマ変位は、3次元磁場摂動に対する安定なキンク応答によって誘起される。このキンク応答は幾何学的量の局所的な変化をもたらし、その結果、プラズマ周辺部におけるMHD不安定性の局在化を引き起こす。無限大n理想MHDバルーニング理論が、これらの不安定性と観測されたトロイダル方向の局在化の両方の存在を予測することを示す。実験的に関連する条件に対して、3次元VMEC平衡を利用して、理想安定性を決定する局所幾何学パラメータ、すなわち局所磁気シア、法線曲率、および測地線曲率を計算した。これらの形状パラメータは有意なレベルの3次元変動を有し、局所磁気シアが局所幾何学の変化の背後にある支配的要因であることが見出された。この挙動により、特定の磁力線に対して安定化する磁力線曲げエネルギーの有意な減少が生じ、その結果、バルーニング不安定性の局在化が引き起こされる。さらに、局所幾何学を変化させ局在不安定性を励起するためには、有限の大きさの磁場摂動（およびそれに続く周辺部摂動）が必要であり、それによって閾値挙動が生じることが観測された。