The mechanism of the partial collapse observed in the experiment with the background magnetic field changing in the Large Helical Device (LHD) is numerically investigated with a nonlinear magnetohydrodynamics (MHD) simulation. Since the different timescales of the perturbations and the background field changing have to be treated simultaneously for the analysis of this plasma, a multi-scale simulation scheme is developed. The effect of the perturbation dynamics on the equilibrium pressure and rotational transform is taken into account in this scheme. The result indicates that the collapse is caused by the destabilization of an infernal-like mode due to the magnetic hill enhanced by the change of the background field. The mechanism of the reduction of the central beta observed after the partial collapse in the experiment is also analysed in relation to the effect of the background field changing.
大型ヘリカル装置（LHD）において背景磁場を変化させた実験で観測された部分崩壊のメカニズムを、非線形磁気流体力学（MHD）シミュレーションにより数値的に調べた。このプラズマの解析には、摂動のダイナミクスと背景磁場の変化という異なる時間スケールを同時に扱う必要があるため、マルチスケールシミュレーション手法を開発した。本手法では、摂動のダイナミクスが平衡圧力および回転変換に及ぼす影響が考慮されている。その結果、部分崩壊は、背景磁場の変化によって増強された磁気丘陵によるインフェルナル様モードの不安定化に起因することが示された。また、実験において部分崩壊後に観測された中心ベータ値の低下のメカニズムについても、背景磁場の変化の影響との関連で解析を行った。