This study examines the mechanisms underlying sawtooth suppression in the High Beta Tokamak-Extended Pulse (HBT-EP) device. It is observed that strong-intensity sawtooth activities correlate with reduced-amplitude magnetohydrodynamics (MHD) edge modes which are identified as external kink modes, while sawtooth suppression correlates with larger and saturated edge mode amplitudes. To further investigate these correlations, the plasma–wall coupling was manipulated by adjusting the positions of the conducting walls in HBT-EP. It was found that strong sawtooth events occur when the normalized wall radius is within a critical value. This implies that the plasma–wall distance must be sufficiently small to ensure effective stabilization of the edge mode. Even slight differences in major radius result in significantly different discharge styles, categorized as 'sawtoothing discharges' and 'sawtooth-suppressed discharges' respectively. Through a series of mode structure analyses, we confirm the coexistence and coupling of the helical core, tearing mode, and external kink mode during sawtooth-suppression, and that this coupling induces anomalous current broadening. Based on these findings, we conclude that sawtooth suppression in the HBT-EP tokamak is consistent with the process of magnetic flux pumping.
本研究は、High Beta Tokamak-Extended Pulse（HBT-EP）装置における鋸歯状振動抑制のメカニズムを検討するものである。強い鋸歯状振動活動は、外部キンクモードとして同定される振幅の減少したMHDエッジモードと相関することが観測され、一方、鋸歯状振動の抑制は、より大きく飽和したエッジモード振幅と相関する。これらの相関関係をさらに調査するため、HBT-EPにおける導体壁の位置を調整することにより、プラズマ-壁結合を操作した。その結果、強い鋸歯状振動事象は、規格化された壁半径が臨界値内にあるときに発生することが見出された。これは、エッジモードの効果的な安定化を確保するためには、プラズマ-壁距離が十分に小さくなければならないことを示唆する。主半径のわずかな差異でも、結果として「鋸歯状振動放電」と「鋸歯状振動抑制放電」に分類される、著しく異なる放電様式をもたらす。一連のモード構造解析を通じて、鋸歯状振動抑制中におけるヘリカルコア、テアリングモード、および外部キンクモードの共存と結合を確認し、この結合が異常な電流拡散を誘起することを確認した。これらの知見に基づき、HBT-EPトカマクにおける鋸歯状振動抑制は、磁束ポンピングのプロセスと整合的であると結論づける。