In the thesis, the nonlinear interaction related to the three-wave interaction of enhanced plasma density fluctuation is observed during edge localized mode (ELM) crashes. During ELM crashes, plasma particle and energy abruptly escape from inside the plasma to the outside. The enhanced plasma turbulence during ELM crashes is one of the possible mechanism for enhanced plasma particle and energy transport. The beam emission spectroscopy (BES) observes the plasma density fluctuation of ELMy H-mode plasma experiments at the KSTAR tokamak. The correlation based analysis and spectral analysis are used to investigate statistical properties of plasma density fluctuation. The density fluctuation of broadband frequency($0kHz< f \lesssim \sim 200 kHz$) increases at the ELM-crash phases compared to the inter-ELM phases. The significant level of correlation between plasma density fluctuation and magnetic field fluctuation at low frequency($\sim 10 kHz$) is also observed during ELM crashes. The existence of three-wave interaction induced nonlinear interaction is identified at the enhanced plasma density fluctuation during ELM crashes by using bicoherence analysis. We identify the direction of nonlinear spectral power transfer is from fluctuation at low frequency to fluctuation at broadband frequency range.
이 논문에서는 플라즈마 경계면 불안정 현상의 붕괴동안 증가한 밀도 요동에서의 three-wave interaction에 의한 비선형 상호작용을 관측하였다. 경계면 불안정 현상의 붕괴 동안에 플라즈마 입자 및 에너지가 플라즈마 내부에서 바깥으로 급격하게 빠져나간다. 경계면 불안정 현상의 붕괴동안에 증가하는 난류에 의해서 플라즈마의 열 및 입자 수송이 강해지는 것이 원인들 중의 일부로서 알려져 있다. KSTAR 토카막에서 이루어진 ELMy H-mode 플라즈마 실험에서 beam emission spectroscopy (BES)를 사용하여 플라즈마의 밀도 요동을 관측하였다. 관측된 플라즈마 밀도 요동을 상관관계 기반 분석과 스펙트럼 분석을 이용하여 통계적 특성을 조사하였다. 경계면 불안정 현상의 붕괴 동안에 광대역 주파수($0 kHz < f \lesssim \sim 200 kHz$)의 플라즈마 밀도 요동이 증가함을 확인하였다. 또한 경계면 불안정 현상의 붕괴동안에 낮은 주파수($\sim 10 kHz$) 대역에서 밀도 요동과 자기장 요동 사이의 유의미한 correlation을 보여주었다. 플라즈마 밀도 요동에서 three-wave interaction에 의한 비선형 상호작용이 존재함을 bicoherence 분석을 통하여 알아내었다. 또한 비선형 스펙트럼 파워의 전달 방향이 낮은 주파수 영역에서 광대역 주파수 영역으로 흘러감을 확인할 수 있었다.
