In this work, an improved version of the CarMa code is presented, called CarMa-D, for the analysis of resistive wall modes (RWMs) in fusion devices, simultaneously considering the effects of volumetric three-dimensional conducting structures, plasma dynamics, toroidal rotation or drift-kinetic damping. Unlike static CarMa, CarMa-D does not rely on the simplifying assumptions such as neglecting the plasma mass, toroidal rotation and kinetic damping. The new coupling strategy is based on matrix-based Padé rational functions approximation of plasma a response. The arising mathematical model is formally equivalent to the original CarMa model, but with a higher number of degrees of freedom to model the dynamics of the plasma. CarMa-D overcomes the main limitations of the original CarMa, in particular: (i) the massless assumption for the plasma is removed, allowing modeling of global modes growing both on ideal kink time scales and in the typical RWM growth rate regime, with a suitable treatment of the model; (ii) the effects of toroidal plasma flow and drift kinetic damping can be included into the new model, providing a powerful tool to study macroscopic phenomena where both plasma dynamics and 3-D conducting structures play important roles.
本論文では、核融合装置における抵抗性壁モード（RWM）の解析のために、改良版のCarMaコードであるCarMa-Dを提示する。このコードは、体積的な三次元導体構造、プラズマ動力学、トロイダル回転、またはドリフト運動論的減衰の影響を同時に考慮するものである。静的CarMaとは異なり、CarMa-Dはプラズマ質量、トロイダル回転、および運動論的減衰を無視するといった単純化の仮定に依存しない。新しい結合戦略は、プラズマ応答の行列ベースのパデ有理関数近似に基づいている。生じる数学的モデルは、元のCarMaモデルと形式的に等価であるが、プラズマの動力学をモデル化するための自由度がより多い。CarMa-Dは、元のCarMaの主な限界を克服するものであり、具体的には以下の通りである：（i）プラズマの無質量仮定が除去され、理想キンク時間スケールと典型的なRWM成長率領域の両方で成長する大域的モードのモデル化が、モデルの適切な処理により可能となる；（ii）トロイダルプラズマ流とドリフト運動論的減衰の効果を新しいモデルに含めることができ、プラズマ動力学と三次元導体構造の両方が重要な役割を果たす巨視的現象を研究するための強力なツールを提供する。