The nonlinear evolution of neo-classical tearing modes (NTMs) following sawtooth crashes is numerically investigated using the three-dimensional, toroidal, resistive MHD code. The simulation results show that seed magnetic islands do not appear immediately after a sawtooth crash. Instead, there is a transition phase where ideal kink-like magnetic perturbations gradually evolve into tearing-mode-like structures at the resonant surface, during which the island grows rapidly. After this phase, the island enters the modified-Rutherford regime, characterized by slow nonlinear growth. The simulation results are qualitatively consistent with experimental observations from ASDEX Upgrade (Igochine et al 2014 Phys. Plasmas21 110702) Additionally, we find that large islands can significantly modify sawtooth behavior: the amplitude of sawtooth oscillations decreases as the island grows. This is due to mode locking between the NTM and the internal kink mode through toroidal coupling, which alters the core dynamics and suppresses sawtooth activity.
鋸歯状クラッシュ後の新古典テアリングモード(NTMs)の非線形発展を、三次元トロイダル抵抗性MHDコードを用いて数値的に調査した。シミュレーション結果は、シード磁気島が鋸歯状クラッシュ直後には現れないことを示している。その代わりに、理想キンク様の磁気擾乱が有理面においてテアリングモード様の構造へと徐々に発展する遷移位相が存在し、その間に島は急速に成長する。この位相の後、島は修正ラザフォード領域に入り、これはゆっくりとした非線形成長を特徴とする。シミュレーション結果は、ASDEX Upgradeからの実験観測(Igochine et al 2014 Phys. Plasmas21 110702)と定性的に一致している。さらに、大きな島は鋸歯状の挙動を大きく変え得ることが分かった。すなわち、島が成長するにつれて鋸歯状振動の振幅は減少する。これは、トロイダル結合を介したNTMと内部キンクモードとの間のモードロッキングによるものであり、これがコアダイナミクスを変化させ、鋸歯状活動を抑制する。