共鳴磁場摂動

共鳴磁場摂動（resonant magnetic perturbation、RMP）とは、トカマクなどの軸対称磁場閉込めプラズマに対して、外部コイルから意図的に加えるトーラス方向に非軸対称な弱い磁場擾乱のうち、プラズマ中の有理磁面（磁場が閉じる面）に「共鳴」する成分を指す。擾乱の大きさは主磁場の10⁻⁴程度ときわめて小さいが、プラズマ縁の磁場構造と輸送を三次元的に変化させる力を持つ。その最大の用途は、高閉込めモード（Hモード）で周期的に発生するエッジ局在モード（ELM）の抑制であり、2003年にDIII-Dで世界初のELM完全抑制が実証されて以来、KSTAR、EAST、ASDEX Upgrade、MASTなど主要装置で再現され、ITERの基本設計にも炉内ELM制御コイルが組み込まれるに至った。

Hモード、ELM、そして縁の制御の必要性

Hモードプラズマは、縁に急峻な圧力勾配を持つ輸送障壁（ペデスタル）を形成することで高い閉込め性能を実現する。しかしペデスタルの圧力勾配と並行電流密度が成長すると、ピーリング・バルーニング（peeling-ballooning）不安定がトリガとなり、type-I ELMと呼ばれる準周期的な爆発的輸送イベントが起こる。のたびに粒子と熱がやへ急速に放出される。のような大型装置では、この瞬間はダイバータ表面で材料の損傷限界（過渡的に約20 MW/m²）を超えると推定されており、対処しなければプラズマ対壁材の寿命を著しく縮める。そこで、ELMを「緩和」する（規模を小さくする）か、あるいは「完全に抑制」するかの二段階の制御が求められ、RMPは後者まで達成できる数少ない手法として主戦略の座にある。