Numerical analysis of neoclassical tearing mode stabilization by electron cyclotron current drive

電子サイクロトロン波駆動電流による新古典テアリングモード安定化の数値解析

林 伸彦; 諫山 明彦; 長崎 百伸*; 小関 隆久

Hayashi, Nobuhiko; Isayama, Akihiko; Nagasaki, Kazunobu*; Ozeki, Takahisa

電子サイクロトロン波駆動電流(ECCD)による新古典テアリングモード(NTM)の安定化を、数値計算により調べた。数値計算モデルは、修正ラザフォード式に基づいたものであり、1.5次元輸送コードとEC解析コードと結合して用いた。この数値計算モデルは、JT-60Uにおける実験結果を模擬できることを確めた。修正ラザフォード式における未定パラメータを、実験との比較により求めた。安定化における駆動電流位置に対する依存性を調べた。低電流量でピークさせた電流分布が、位置に対する依存性を弱めることがわかった。一方、高電流量で電流分布をピークさせてしまうと、駆動電流が電流分布を変えNTMの磁気島を動かしてしまうために、位置に対する依存性が増してしまう。高電流量の場合には電流分布を広くした方が、位置に対する依存性を弱めることができる。安定化に必要な駆動電流量を調べた。必要な駆動電流量は、修正ラザフォード式におけるブートストラップ電流項とECCD項のパラメータに強く依存する。ITERにおいて必要な駆動電流のためのパワーを、JT-60U実験から求めたパラメータを用いて評価した。

Neoclassical tearing mode stabilization by an electron cyclotron wave current drive (ECCD) has been studied by using the numerical model on the basis on the modified Rutherford eq. coupled with the 1.5D transport code and the EC code. Numerical model almost reproduces the JT-60U experimental results. Undetermined parameters in the modified Rutherford equation are estimated from JT-60U experiments. Sensitivity of stabilization to the EC current location is investigated. Low EC current and peaked EC current profile mitigates the sensitivity, while higher EC current and the peaked EC current profile moves the rational surface more largely through the background current modification by ECCD and intensify the sensitivity. High EC current and broad EC current profile also mitigates the sensitivity. EC current necessary for the full stabilization is studied. The necessary EC current much depends on the parameters of bootstrap current and ECCD terms in the modified Rutherford equation. Necessary ECCD power on ITER is evaluated on the basis of parameters estimated from JT-60U experiments.