This study employs the magnetohydrodynamic code CLT to simulate the excitation of a ballooning mode instability by a nonlinear internal kink mode. The nonlinear saturation of the 1/1 internal kink mode leads to a collapse of the core plasma pressure while simultaneously increasing the pressure in the outer region. This redistribution results in a steepened pressure gradient at the edge, which in turn destabilizes a previously stable ballooning mode. We propose that this mechanism underlies the limit-cycle oscillations observed during the sawtooth-triggered I-phase. Furthermore, the triggered ballooning mode exhibits several key characteristics: (i) its toroidal mode amplitude displays an n = 1 periodicity; (ii) it is resistive in nature, with its saturation amplitude increasing as the resistivity rises; and (iii) it can be stabilized by ion and electron diamagnetic drift effects within a two-fluid framework. Finally, the combined effects of plasma heating and sawtooth oscillations lead to a significant outward shift of the plasma pressure profile, which may offer an explanation for the experimentally observed sawtooth-triggered L–H transition.
本研究では、電磁流体力学コードCLTを用いて、非線形内部キンクモードによるバルーニングモード不安定性の励起をシミュレーションする。1/1内部キンクモードの非線形飽和は、コアプラズマ圧力の崩壊を引き起こす一方、同時に外部領域の圧力を増加させる。この再分配により、エッジでの圧力勾配が急峻化し、それが以前は安定であったバルーニングモードを不安定化させる。我々は、このメカニズムがサトゥート誘発I相の間に観測されるリミットサイクル振動の根底にあると提案する。さらに、励起されたバルーニングモードはいくつかの重要な特性を示す：(i) そのトロイダルモード振幅は n = 1 の周期性を示す；(ii) それは抵抗性の性質を持ち、その飽和振幅は抵抗率が上昇するにつれて増加する；(iii) それは二流体枠組み内のイオンおよび電子反磁性ドリフト効果によって安定化され得る。最後に、プラズマ加熱とサトゥート振動の複合効果は、プラズマ圧力分布の顕著な外向きシフトをもたらし、実験的に観測されたサトゥート誘発L-H遷移の説明を提供する可能性がある。