Alfvén oscillations in three-dimensional toroidal magnetic configurations (stellarators) are considered. It is shown that the wave functions of the Alfvén continuum can be trapped in certain 'waveguides' when there are sufficiently large harmonics with sufficiently close periods along the magnetic field lines in the Fourier spectrum of the magnetic configuration. Such trapping is typical in the frequency range of the helicity-induced continuum gaps, in which case the wave functions are typically trapped at the inner circumference of the magnetic flux surface. Trapping also takes place near the crossings of continuum gaps, the localization of the wave becoming stronger on approaching the crossing point. At the crossing point, the continuum wave functions are localized at single field lines, which is shown to result in the 'annihilation' of the gaps (the width of the joint gap is the difference in the widths that the two gaps would have had if they were alone). It is shown with the use of the ballooning formalism that the Alfvén eigenmodes (AEs) associated with the trapped continua are also trapped in the regions of the same shape. Experimental observations on the stellarator Wendelstein 7-AS are reported, which indicate that trapping of AEs at the inner circumference of the plasma indeed takes place.
三次元トーラス磁場配位(ステラレーター)におけるアルフヴェン振動を考察する。磁場配位のフーリエスペクトルにおいて、磁力線に沿った周期が十分に近い十分に大きな高調波が存在する場合、アルフヴェン連続スペクトルの波動関数が特定の「導波管」に捕捉され得ることが示される。このような捕捉は、ヘリシティ誘起連続スペクトルギャップの周波数領域において典型的であり、その場合、波動関数は通常、磁束面の内周に捕捉される。捕捉はまた、連続スペクトルギャップの交差付近でも生じ、交差点に近づくにつれて波動の局在化は強くなる。交差点においては、連続スペクトルの波動関数は単一の磁力線上に局在し、その結果、ギャップの「消滅」(合成ギャップの幅は、各ギャップが単独で存在した場合の幅の差に等しい)が生じることが示される。バルーニング形式を用いることにより、捕捉された連続スペクトルに関連するアルフヴェン固有モード(AE)もまた、同様の形状の領域に捕捉されることが示される。Wendelstein 7-ASにおける実験観測結果が報告され、プラズマ内周におけるAEの捕捉が実際に生じることが示される。