Magnetohydrodynamic (MHD) instabilities accompanied by magnetic islands in toroidal confinement devices are a major cause of energy confinement degradation and plasma disruptions. Since the amplitude of magnetic fluctuations increases as the mode rotation frequency decreases, clarification and control of rotational dynamics of MHD instabilities are of critical importance. Conventionally, these dynamics have been interpreted using torque balance models based on the competition between electromagnetic torques induced by external magnetic perturbations and driving torques in the plasma. However, recent experiments in JT-60U and LHD have revealed a characteristic evolution in which the rotation frequency of an MHD instability decelerates and subsequently accelerates. This behavior cannot be explained within the framework of a single torque balance model. The present work describes the features of this newly observed phenomenon.
磁気島を伴うトロイダル閉じ込め装置における電磁流体力学(MHD)不安定性は、エネルギー閉じ込めの劣化やプラズマディスラプションの主な原因である。磁気揺動の振幅はモード回転周波数の低下に伴って増大するため、MHD不安定性の回転ダイナミクスの解明と制御は極めて重要である。従来、これらのダイナミクスは、外部磁気摂動によって誘起される電磁トルクとプラズマ中の駆動トルクとの競合に基づくトルクバランスモデルを用いて解釈されてきた。しかしながら、JT-60UおよびLHDにおける最近の実験により、MHD不安定性の回転周波数が減速し、その後加速するという特徴的な時間発展が明らかにされた。この挙動は、単一のトルクバランスモデルの枠組みでは説明できない。本稿では、この新たに観測された現象の特徴について述べる。