MHDモード

MHDモード（磁気流体力学モード）とは、磁気流体力学（MHD）の枠組みで記述されるプラズマの集団的擾乱・不安定モードの総称である。核融合プラズマは強い磁場中に閉じ込められた導電性流体とみなせるため、その平衡や閉じ込めの良し悪しは、圧力勾配や電流分布が駆動する流体的な不安定の有無によって大きく左右される。MHDモードの解析は、閉じ込め装置の運転限界（ベータ限界）の予測、ディスラプションの回避、そして高性能シナリオの設計において中心的な役割を果たしてきた。

MHDの枠組みとモードの分類

MHDモードを理解する出発点は、理想MHDのエネルギー原理である。プラズマを完全導体の流体とみなすと、任意の変位に対する系のポテンシャルエネルギー変化の符号が安定性を決める。エネルギーを下げる方向に変位が増幅されるならば系は不安定であり、その変位の空間パターンが「モード」として現れる。モードは通常、トロイダル（環方向）モード数 n とポロイダル（断面内方向）モード数 m で分類される。例えば m/n = 1/1 はプラズマ中心部のキンク的なねじれ、m/n = 2/1 は外側寄りの共振面上に成長するモードである。

理想MHDでは磁力線は流体に凍りつくため、擾乱が磁力線を曲げること自体が強い復元力として働く。この「磁力線曲げ」による安定化は、磁気シア（安全係数 q の半径方向勾配）が大きいほど有効である。一方、有限抵抗を許す抵抗MHDでは磁力線がプラズマと相対的に動けるため、q が有理数（m/n）になる共振面上で磁力線のつながりが切れて磁気島が成長するティアリングモードが許される。理想モードと抵抗モード、さらに圧力勾配駆動（インターチェンジ系）と電流駆動（カレント・ティアリング系）の区別が、モード分類の基本軸となる。

モードの空間構造は、その駆動源を直接映し出す。逆シア分布（q が中心で極小を持つ分布）中の m = n = 1 モードを例にとると、圧力駆動の強さに応じて半径方向変位の構造が単純な単一峰から低シア領域全体に広がる多峰構造へと変化する様子が計算で示されている。