Bifurcation physics of a magnetic island was investigated using the heat pulse propagation technique produced by the modulation of electron cyclotron heating. There are two types of bifurcation phenomena observed in a large helical device (LHD) and DIII-D. One is a bifurcation of the magnetic topology between nested and stochastic fields. The nested state is characterized by the bi-directional (inward and outward) propagation of the heat pulse with slow propagation speed. The stochastic state is characterized by the fast propagation of the heat pulse with electron temperature flattening. The other bifurcation is between the magnetic island with larger thermal diffusivity and that with smaller thermal diffusivity. The damping of toroidal flow is observed at the O-point of the magnetic island both in helical plasmas and in tokamak plasmas during a mode locking phase with strong flow shears at the boundary of the magnetic island. Associated with the stochastization of the magnetic field, the abrupt damping of toroidal flow is observed in LHD. The toroidal flow shear shows a linear decay, while the ion temperature gradient shows an exponential decay. This observation suggests that this flow damping is due to the change in the non-diffusive term of momentum transport.
磁気島の分岐物理を、電子サイクロトロン加熱の変調によって生成される熱パルス伝播法を用いて調べた。大型ヘリカル装置（LHD）とDIII-Dにおいて、2種類の分岐現象が観測されている。1つは、入れ子状磁場と確率的磁場の間の磁気位相の分岐である。入れ子状態は、遅い伝播速度を持つ熱パルスの双方向（内向きおよび外向き）伝播によって特徴づけられる。確率状態は、電子温度の平坦化を伴う熱パルスの高速伝播によって特徴づけられる。もう1つの分岐は、より大きい熱拡散率を持つ磁気島と、より小さい熱拡散率を持つ磁気島との間の分岐である。トロイダル流の減衰が、磁気島のO点において、ヘリカルプラズマとトカマクプラズマの両方で、磁気島の境界に強い流れのシアを伴うモードロッキング位相の間に観測される。磁場のストカスティック化に伴い、LHDではトロイダル流の急激な減衰が観測される。トロイダル流のシアは線形減衰を示す一方、イオン温度勾配は指数減衰を示す。この観測は、この流れの減衰が運動量輸送の非拡散項の変化によるものであることを示唆している。