The explanation of the existence of the rotating MHD modes in the pedestal region before Type I edge localized mode (ELM) crash and in the inter-ELM periods (ELM precursors) observed in KSTAR is provided for the first time in the present paper. The dynamics of ELMs, observed using electron cyclotron emission imaging (ECEI) in KSTAR tokamak, is compared to the modelling results of the non-linear reduced resistive MHD code JOREK. The realistic KSTAR pulse parameters and geometry including X-point and scrape off layer (SOL) were used. The full ELM crash modelling was performed using JOREK code for single and multi-harmonic representation and in multi-cycles ELMy regimes including relevant flows. The most unstable toroidal modes numbers (n = 5–8), velocity (~5 km s−1 for n = 8 mode) and the direction of the mode rotation were reproduced in modelling. The two fluid diamagnetic effects and toroidal rotations included in the model were found to be the most important factors in explaining the experimentally observed rotation of the ballooning modes before the ELM crash and in the inter-ELM phase. In multi-harmonic multi-cycle simulations the spectrum of temperature fluctuations is similar to the experimental one in the inter-ELM phase, where several rotating modes with medium n numbers were detected in 5–30 kHz frequency range. The rotating modes can contain single or several harmonics which last from 0.2 ms to few ms in time, and can appear and disappear in the inter ELM period or persist until a new ELM crash.
本論文では、KSTARで観測されたType Iエッジ局在モード（ELM）クラッシュ前のペデスタル領域およびELM間期（ELM前駆体）における回転MHDモードの存在の説明が初めて提供される。KSTARトカマクにおいて電子サイクロトロン放射イメージング（ECEI）を用いて観測されたELMのダイナミクスは、非線形簡約抵抗性MHDコードJOREKのモデリング結果と比較された。X点およびスクレイプオフ層（SOL）を含む現実的なKSTARパルスパラメータと幾何形状が使用された。完全なELMクラッシュモデリングは、JOREKコードを用いて、単一および多高調波表現、ならびに関連するフローを含む多周期ELMy状態に対して実施された。最も不安定なトロイダルモード数（n = 5–8）、速度（n = 8モードで約5 km s−1）、およびモード回転の方向がモデリングで再現された。モデルに含まれる二流体反磁性効果とトロイダル回転は、ELMクラッシュ前およびELM間期におけるバルーニングモードの実験的に観測された回転を説明する上で最も重要な要因であることが見出された。多高調波多周期シミュレーションでは、温度揺動のスペクトルは、5–30 kHz周波数範囲で中程度のn数を持つ複数の回転モードが検出されたELM間期の実験スペクトルと類似している。回転モードは、時間的に0.2 msから数ms持続する単一または複数の高調波を含むことができ、ELM間期に現れたり消えたりするか、または新たなELMクラッシュまで持続することができる。