In this paper, edge stability analyses of the MAST tokamak plasmas are presented. The analyses show that the experimental equilibrium prior to an edge localized mode (ELM) is unstable against very narrow peeling modes with low growth rate. When the edge pressure gradient becomes steeper, wider peeling–ballooning modes with larger growth rate become unstable. These modes are the likely triggers of ELMs. In the analyses the required pressure increase for destabilization is sensitive to how the X-point is modelled in the equilibrium reconstruction. A 'sharp' X-point approximation is more stable against the peeling–ballooning modes than a 'round' one. An experimental ELM-free single null plasma is significantly more stable against the peeling–ballooning modes than the double null plasma, but this is unlikely to be directly due to the single null geometry but rather due to the different plasma profiles. Sheared toroidal rotation is able to stabilize the peeling–ballooning modes. This suggests the following model for the ELM triggering: the rotation shear keeps the edge stable until the pressure gradient has sufficiently exceeded the stability boundary for the static plasma. When the mode becomes unstable, it starts to grow, ties the flux surfaces together and flattens the rotation profile. This further destabilizes the edge plasma leading to an ELM crash.
本論文では、MASTトカマクプラズマの周辺安定性解析について述べる。解析により、周辺局在モード（ELM）発生前の実験的平衡状態は、成長率の低い非常に狭いピーリングモードに対して不安定であることが示された。周辺圧力勾配がより急峻になると、成長率のより大きい、より広いピーリング・バルーニングモードが不安定化する。これらのモードがELMの引き金となる可能性が高い。解析において、不安定化に必要な圧力増加は、平衡再構成におけるX点のモデル化方法に敏感である。「鋭い」X点近似は、「丸い」X点近似よりもピーリング・バルーニングモードに対して安定である。実験的なELMフリーのシングルヌルプラズマは、ダブルヌルプラズマよりもピーリング・バルーニングモードに対して有意に安定であるが、これは直接的にシングルヌル幾何学形状によるものではなく、むしろ異なるプラズマ分布によるものである可能性が高い。トロイダル回転シアはピーリング・バルーニングモードを安定化することができる。これにより、ELMトリガリングの以下のモデルが示唆される：回転シアは、静電プラズマの安定性境界を圧力勾配が十分に超えるまで周辺部を安定に保つ。モードが不安定になると、それは成長を開始し、磁気面を結合させ、回転分布を平坦化する。これにより周辺プラズマがさらに不安定化し、ELMクラッシュに至る。