Fusion physics focuses on the complex behaviour of hot plasmas confined by magnetic fields with the ultimate aim to develop a fusion power plant. In the future generation of tokamaks like ITER, the power generated by the fusion reactions substantially exceeds the external input power (Pfusion}/Pin ⩾ 10). When this occurs one speaks of a burning plasma. Twenty per cent of the generated fusion power in a burning plasma is carried by the charged alpha particles, which transfer their energy to the ambient plasma in collisions, a process called thermalization. A new phenomenon in burning plasmas is that the alpha particles, which form a minority but carry a large fraction of the plasma kinetic energy, can collectively drive certain types of magneto-hydrodynamic (MHD) modes, while they can suppress other MHD modes. Both types of MHD modes can have desirable effects on the plasma, as well as be detrimental to the plasma. For example, the so-called sawtooth instability, on the one hand, is largely responsible for the transport of the thermalized alpha particles out of the core, but, on the other hand, may result in the loss of the energetic alphas before they have fully thermalized. A further undesirable effect of the sawtooth instability is that it may trigger other MHD modes such as neoclassical tearing modes (NTMs). These NTMs, in turn, are detrimental to the plasma confinement and in some cases may even lead to disruptive termination of the plasma. At the edge of the plasma, finally, so-called edge localized modes or ELMs occur, which result in extremely high transient heat and particle loads on the plasma-facing components of a reactor. In order to balance the desired and detrimental effects of these modes, active feedback control is required. An additional complication occurs in a burning plasma as the external heating power, which is nowadays generally used for plasma control, is small compared to the heating power of the alpha particles. The scientific challenge in the field of burn control is to find the proper balance between desired and detrimental effects of the various MHD modes and to develop the methods and tools for active feedback control of MHD modes in burning plasmas. Therefore, it is necessary to understand the dynamics of the system, in this case the mutual interactions between the fast alpha particles and the MHD instabilities. Since burning plasmas do not yet exist, the relevant experimental work until ITER comes into full operation needs to be largely based on alpha-particle simulation experiments in which the alpha particles are accelerated to high energies by means of special heating techniques. The precise conditions of a burning plasma can be only partly mimicked in present tokamaks. Hence, also a detailed computational modelling effort is needed, in order to understand the impact of findings in present machines for those of the future.In 2011 two dedicated workshops were devoted to MHD control. Firstly, there was a workshop on Control of Burning Plasmas that took place from 21–25 March 2011 at the Lorentz Centre in Leiden, The Netherlands. Secondly, the 480th Wilhelm and Else Heraeus Seminar that took place from 16–18 June in Bad Honnef, Germany was devoted to Active Control of Instabilities in Hot Plasmas. This special issue presents a collection of papers that have been presented at the two workshops, along with a few papers that are the result of an open call to contribute to this special issue.
核融合物理学は、磁場によって閉じ込められた高温プラズマの複雑な挙動に焦点を当てており、最終的な目標は核融合発電所の開発である。ITERのような将来のトカマク世代では、核融合反応によって生成される出力が外部からの入力出力を大幅に上回る（Pfusion/Pin ⩾ 10）。この状態に達したとき、それを燃焼プラズマと呼ぶ。燃焼プラズマにおいて生成される核融合出力の20%は荷電アルファ粒子によって担われており、これらの粒子は衝突によって周囲のプラズマにエネルギーを伝達する。この過程は熱化と呼ばれる。燃焼プラズマにおける新たな現象として、少数派ではあるがプラズマの運動エネルギーの大部分を担うアルファ粒子が、特定の種類の磁気流体力学（MHD）モードを集団的に励起し得る一方で、他のMHDモードを抑制することもできる。両方のタイプのMHDモードは、プラズマに対して望ましい影響を与えることも、有害な影響を及ぼすこともある。例えば、いわゆる鋸歯状不安定性は、一方では熱化されたアルファ粒子をコアから輸送する主な要因であるが、他方では完全に熱化される前に高エネルギーアルファ粒子の損失を引き起こす可能性がある。鋸歯状不安定性のさらなる望ましくない影響として、ネオクラシカル・ティアリングモード（NTM）などの他のMHDモードを誘発し得ることが挙げられる。これらのNTMは、プラズマ閉じ込めに有害であり、場合によってはプラズマの破壊的終止を引き起こすことさえある。プラズマの周辺部では、いわゆる周辺局在モード（ELM）が発生し、これらは炉壁のプラズマ対向部品に極めて高い過渡的な熱・粒子負荷をもたらす。これらのモードの望ましい効果と有害な効果のバランスを取るためには、能動的フィードバック制御が必要である。燃焼プラズマでは、現在プラズマ制御に一般的に使用されている外部加熱出力がアルファ粒子の加熱出力と比較して小さいため、さらなる複雑さが生じる。燃焼制御の分野における科学的課題は、様々なMHDモードの望ましい効果と有害な効果の間の適切なバランスを見出すこと、そして燃焼プラズマにおけるMHDモードの能動的フィードバック制御のための手法とツールを開発することである。したがって、システムの力学、すなわち高速アルファ粒子とMHD不安定性の間の相互相互作用を理解することが必要である。燃焼プラズマはまだ実現していないため、ITERが本格運転を開始するまでの関連する実験研究は、特殊な加熱手法によってアルファ粒子を高エネルギーまで加速するアルファ粒子模擬実験に大きく依存する必要がある。現在のトカマクでは燃焼プラズマの正確な条件を部分的にしか模擬することができない。したがって、現在の装置での知見が将来の装置に与える影響を理解するためには、詳細な計算機シミュレーションによるモデリングの取り組みも必要である。2011年には、MHD制御に特化した2つのワークショップが開催された。第1に、2011年3月21日から25日までオランダのライデンにあるローレンツセンターで「燃焼プラズマの制御」に関するワークショップが開催された。第2に、ドイツのバート・ホーネフで6月16日から18日まで開催された第480回ヴィルヘルム・ウント・エルゼ・ヘロイス・セミナーは、「高温プラズマにおける不安定性の能動的制御」に特化したものであった。本特集号は、これら2つのワークショップで発表された論文に加え、本特集号への投稿を広く公募して寄せられた数編の論文を収録している。