ECCD power necessary for the neoclassical tearing mode stabilization in ITER

ITERにおいて新古典テアリングモード安定化に必要なECCDパワー

林 伸彦; 小関 隆久; 濱松 清隆; 滝塚 知典

Hayashi, Nobuhiko; Ozeki, Takahisa; Hamamatsu, Kiyotaka; Takizuka, Tomonori

ITERで新古典テアリングモード(NTM)安定化に必要となる電子サイクロトロン波(EC)パワーを評価するために、ITERパラメータを用いてEC駆動電流(ECCD)によるNTM安定化を数値的に調べた。NTMの磁気島幅の時間発展を、修正ラザフォード式を用いて計算した。有理面に位置するEC電流による背景電流密度分布の変化を電流拡散式により計算し、テアリング安定性指標'の変化を考慮した。ECパワーがしきい値以上のときには、磁気島幅にかかわらずNTMを完全安定化できる。このしきいパワーの、修正ラザフォード式中のパラメータに対する依存性を調べた。しきいパワーは、修正ラザフォード式における自発電流項のパラメータに強く依存する。EC駆動電流は、背景電流密度分布の変化を通して'を減少させ、その結果、しきいパワーを減少させる。しきいパワーに対する、EC電流密度分布の幅とECパワー変調の効果を調べた。EC電流幅が半分になると、しきいパワーを半分以下にすることができる。EC電流幅を狭くすることができた場合には、しきいパワーを下げるのにECパワー変調は必要ない。パラメータ領域におけるしきいパワーの最大値を考えた場合、ITERにおいてm/n=3/2モードと2/1モードの両方を同時に安定化させるには、約25MWのECパワーが必要であることがわかった。

NTM stabilization by ECCD has been numerically studied in order to evaluate the necessary EC power for the stabilization of NTM on ITER. The time evolution of an island width of NTM is calculated by the modified Rutherford equation. The modification of background current profile by the EC current is calculated by the current diffusion equation and the variation of the tearing stability index ' is taken into account. When the EC power is higher than a threshold value, NTM with any island width can be fully stabilized. The dependence of the threshold power on parameters in the modified Rutherford equation is examined. The threshold power much depends on the parameters of the bootstrap current term in the modified Rutherford equation. The injected EC current decreases the value of ' through the background current modification, which results in the reduction of the threshold power. The effects of the peakedness of EC current profile and the EC power modulation on the threshold power are investigated. When the width of the EC current profile becomes half, the threshold power is reduced to half or less. The EC power modulation is inessential for the threshold power reduction if the EC current profile can be peaked. Considering the maximum value of the threshold power in the range of the parameters, the EC power of about 25 MW is found to be sufficient for the simultaneous stabilization of both the =3/2 and 2/1 mode NTM on ITER.