Edge localized modes (ELMs) are magnetohydrodynamic (MHD) instabilities that cause fast periodic relaxations of the strong edge pressure gradient in tokamak fusion plasmas. Magnetic pick-up coils allow the extraction of toroidal mode numbers n during the ELM cycle including the nonlinear crash on ASDEX Upgrade, providing a good comparability to nonlinear 3D MHD codes. This paper investigates how the mode numbers before and during the ELM crash change with a variation of plasma parameters. It is found that the toroidal structure size during the crash is similar to the one existing slightly before and always has a low n = 1–7 range. Furthermore, in the nonlinear phase of the ELM n does not show a clear trend with most peeling-ballooning relevant parameters such as normalized pressure gradient, bootstrap current density or triangularity, whereas a strong decrease of n with edge safety factor q95 is observed in agreement with nonlinear modeling in the here investigated high collisionality region. A simple geometric model is presented, which is capable of explaining the q scaling by existence of ballooned structures that minimize n.
エッジ局在モード（ELM）は、トカマク核融合プラズマにおける強いエッジ圧力勾配の高速な周期的緩和を引き起こす磁気流体力学（MHD）不安定性である。磁気ピックアップコイルにより、ASDEX UpgradeにおけるELMサイクル中（非線形クラッシュを含む）のトロイダルモード数nの抽出が可能となり、非線形3次元MHDコードとの良好な比較が提供される。本論文では、ELMクラッシュ前およびクラッシュ中のモード数がプラズマパラメータの変化に伴ってどのように変化するかを調査する。クラッシュ中のトロイダル構造のサイズは、その直前に存在する構造と類似しており、常に低いn＝1～7の範囲にあることが見出された。さらに、ELMの非線形位相において、nは規格化圧力勾配、ブートストラップ電流密度、三角形度などのほとんどのピーリング・バルーニング関連パラメータに対して明確な傾向を示さないが、エッジ安全係数q95に対してはnの強い減少が観測され、これは調査した高衝突領域における非線形モデリングと一致する。nを最小化するバルーニング構造の存在によってqスケーリングを説明できる単純な幾何学的モデルが提示される。