In the Large Helical Device (LHD), H-mode plasmas are produced, having large amplitude edge-localized modes (ELMs) which are induced by resistive interchange modes (RICs) at the ι/2π = 1 rational surface near the foot of the edge transport barrier (ETB). These large ELMs expel a large fraction of plasma stored energy, up to 20% of the stored energy (Wp). The ETB and the ι/2π = 1 surface are thought to be in the stochastic field region (SFR) generated intrinsically in three-dimensional magnetic configuration on LHD, because plasma shielding effects for such stochastic fields are not significant due to low electrical conductivity σ and moderate angular frequency of plasma rotation ω in the ETB and the field penetration depth is estimated to be comparable to the ETB width. Even if the ETB is in such intrinsic SFR where electron mean free path is much shorter than the connection length, large amplitude ELMs are excited. Such ELMs were mitigated by externally applied m = 1/n = 1 resonant magnetic perturbations (RMPs), for the first time, in a stellarator/helical plasma, where m and n are the poloidal and toroidal mode numbers, respectively. The RMPs reduce the amplitude, enhancing the repetition frequency significantly. The energy loss fraction ΔWp/Wp is reduced less than ∼5% by the mitigation. This mitigation is realized without terminating the H-mode and large penalty to global energy confinement. The RMPs preferentially decrease electron density in ETB indicating enhanced particle transport, while electron and ion temperature profiles are nearly unchanged. Plasma shielding effects for the applied RMPs is also not significant because of low σ and moderate ω in ETB. Noticeable decrease in the gradients of electron density and pressure in the ETB and also at the ι/2π = 1 surface is induced by the penetration of the applied RMPs. Enhanced ELM frequency indicates that MHD stability of ETB for RICs is degraded by RMPs. Potential mechanisms of ELM mitigation on LHD are discussed.
大型ヘリカル装置(LHD)では、周辺輸送障壁(ETB)の裾部近くのι/2π = 1有理面における抵抗性インターチェンジモード(RICs)によって誘起される大振幅の周辺局在モード(ELMs)を有するHモードプラズマが生成される。これらの大きなELMは、プラズマ蓄積エネルギーの大きな割合、蓄積エネルギー(Wp)の最大20%を排出する。ETBとι/2π = 1有理面は、LHDの三次元磁場配位において本質的に生成される確率磁場領域(SFR)内にあると考えられている。なぜなら、そのような確率磁場に対するプラズマ遮蔽効果は、ETBにおける低い電気伝導度σと適度なプラズマ回転の角周波数ωのために顕著ではなく、また磁場浸透深さはETB幅に匹敵すると見積もられるからである。たとえETBが、電子の平均自由行程が接続長よりもはるかに短いようなこのような固有のSFR内にある場合でも、大振幅のELMが励起される。このようなELMは、外部印加されたm = 1/n = 1共鳴磁場摂動(RMPs)によって、ステラレータ/ヘリカルプラズマにおいて初めて緩和された。ここでmとnはそれぞれポロイダルおよびトロイダルモード数である。RMPは振幅を低減し、繰り返し周波数を有意に増加させる。エネルギー損失割合ΔWp/Wpは、この緩和により∼5%未満に低減される。この緩和は、Hモードを終了させることなく、また全局的能量閉じ込めへの大きな損失も伴わずに実現される。RMPはETB内の電子密度を優先的に減少させ、粒子輸送の増強を示す一方、電子およびイオン温度分布はほぼ変化しない。印加されたRMPに対するプラズマ遮蔽効果も、ETBにおける低いσと適度なωのために顕著ではない。印加されたRMPの浸透により、ETB内およびι/2π = 1有理面における電子密度と圧力の勾配の顕著な減少が引き起こされる。ELM周波数の増加は、ETBのRICに対するMHD安定性がRMPによって低下することを示している。LHDにおけるELM緩和の潜在的なメカニズムについて議論する。