Topological bifurcations of magnetic islands are observed in two M3D-C1 linear resistive magnetohydrodynamic calculations of model NSTX-U equilibria during the application of small 3D magnetic perturbation fields. In comparison to a DIII-D ELM suppression case, reconstructed from shot 147170 at time slice 3745 ms, we propose that a stronger kink response in the NSTX-U plasma may be the primary cause of the bifurcations. Island evolution and bifurcations in both the DIII-D and the two NSTX-U cases with the increase of perturbation current are analyzed. Further, a hypothesis is proposed that such magnetic island topology bears an intrinsic property to confine charged particles and cause their density inside the islands to rise, which is examined by implementing a random kick algorithm in the magnetic field line integration code TRIP3D-GPU to approximate electron collisional transport. Although full consideration of all the forces between electrons is missing, as it requires 3D large scale kinetic simulation in toroidal geometry, the positive result of this approximate transport simulation does provide a first step confirmation towards fully validating the hypothesis.
磁気島のトポロジカル分岐が、小さな3次元磁場摂動の印加中における、モデルNSTX-U平衡の2つのM3D-C1線形抵抗性磁気流体力学計算において観測された。ショット147170の時間スライス3745 msから再構築されたDIII-D ELM抑制ケースとの比較において、NSTX-Uプラズマにおけるより強いキンク応答が分岐の主な原因である可能性があることを提案する。摂動電流の増加に伴うDIII-Dおよび2つのNSTX-Uケースの両方における磁気島の進化と分岐を解析した。さらに、このような磁気島トポロジーが荷電粒子を閉じ込め、島内部のそれらの密度を上昇させる固有の特性を有するという仮説を提案し、これを磁力線追跡コードTRIP3D-GPUにランダムキックアルゴリズムを実装して電子衝突輸送を近似することにより検証した。電子間のすべての力を完全に考慮することは、トロイダル幾何学における3次元大規模運動論シミュレーションを必要とするため欠如しているが、この近似輸送シミュレーションの肯定的な結果は、仮説を完全に検証するための第一歩の確認を提供するものである。