The physics of a locked magnetic island chain maintained in the pedestal of an H-mode tokamak plasma by a static, externally generated, multi-harmonic, helical magnetic perturbation is investigated. The non-resonant harmonics of the external perturbation are assumed to give rise to significant toroidal flow damping in the pedestal, in addition to the naturally occurring poloidal flow damping. Furthermore, the flow damping is assumed to be sufficiently strong to relax the pedestal ion toroidal and poloidal fluid velocities to fixed values determined by neoclassical theory. The resulting neoclassical ion flow causes a helical phase-shift to develop between the locked island chain and the resonant harmonic of the external perturbation. Furthermore, when this phase-shift exceeds a critical value, the chain unlocks from the resonant harmonic and starts to rotate, after which it decays away and is replaced by a helical current sheet. The neoclassical flow also generates an ion polarization current in the vicinity of the island chain which either increases or decreases the chain's radial width, depending on the direction of the flow. If the polarization effect is stabilizing, and exceeds a critical amplitude, then the helical island equilibrium becomes unstable, and the chain again decays away. The critical amplitude of the resonant harmonic of the external perturbation at which the island chain either unlocks or becomes unstable is calculated as a function of the pedestal ion pressure, the neoclassical poloidal and toroidal ion velocities and the poloidal and toroidal flow damping rates.
Hモードトカマクプラズマのペデスタルにおいて、外部から印加された多高調波螺旋磁気摂動によって維持されるロックされた磁気島鎖の物理を調査する。外部摂動の非共鳴高調波は、ペデスタルにおいて自然に生じるポロイダル流の減衰に加えて、有意なトロイダル流の減衰を引き起こすと仮定する。さらに、この流れの減衰は、ペデスタルのイオンのトロイダルおよびポロイダル流体速度を、新古典理論によって決定される固定値に緩和させるのに十分強いと仮定する。その結果生じる新古典イオン流は、ロックされた島鎖と外部摂動の共鳴高調波との間に螺旋位相シフトを発生させる。さらに、この位相シフトが臨界値を超えると、島鎖は共鳴高調波からアンロックされ回転を開始し、その後減衰して螺旋電流シートに置き換わる。新古典流はまた、島鎖の近傍にイオン分極電流を生成し、これは流れの方向に応じて島鎖の半径方向幅を増大または減少させる。分極効果が安定化方向に働き、その振幅が臨界値を超えると、螺旋島平衡は不安定化し、島鎖は再び減衰する。島鎖がアンロックまたは不安定化する際の外部摂動の共鳴高調波の臨界振幅を、ペデスタルのイオン圧力、新古典ポロイダルおよびトロイダルイオン速度、ならびにポロイダルおよびトロイダル流の減衰率の関数として計算する。