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Observation of the bootstrap current reduction at magnetic island in a neoclassical tearing mode plasma

JT-60テアリングモード放電における磁気島形成に伴う電流分布発展の観測

及川 聡洋; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; 林 伸彦; 藤田 隆明; 内藤 磨; 津田 孝; 栗田 源一; JT-60チーム

Oikawa, Toshihiro; Suzuki, Takahiro; Isayama, Akihiko; Hayashi, Nobuhiko; Fujita, Takaaki; Naito, Osamu; Tsuda, Takashi; Kurita, Genichi; JT-60 Team

JT-60Uトカマクにおいて、新古典テアリング不安定性発生中の磁気島形成に伴う電流密度の小半径方向分布の時間発展を世界で初めて観測した。磁気島構造の成長に伴い、電流密度分布は磁気島位置において平坦化し凹型の構造が現れた。そして磁気島の縮小に伴い、この平坦部は狭まり、磁気島消滅後には平坦化構造も消滅した。一方、MHD不安定性の無いプラズマではそのような電流密度分布の変形は見られなかった。テアリングモード放電で現れた電流密度分布の発展は、磁気島部での自発電流の減少を仮定した非定常輸送シミュレーションによって再現できた。また、実験結果と定常解の比較からも、電流密度分布と安全係数分布の時間発展を説明できる。これら実験結果とシミュレーション結果から、磁気島O点での自発電流の減少を結論づけた。

Evolution of the current density profile associated with magnetic island formation in a neoclassical tearing mode plasma was measured for the first time in JT-60U by. As the island grew, the current density profile turned flat at the radial region of the island, followed by an appearance of a hollow structure. As the island shrank, the deformed region became narrower, and it finally diminished after the disappearance of the island. In an MHD-quiescent plasma, on the other hand, no deformation was observed. The observed deformation in the current density profile associated with the tearing mode is reproduced in a time dependent transport simulation assuming reduction of the bootstrap current in the radial region of the island. Comparison of the measurement with a calculated steady-state solution also explains the temporal behaviors of the current density and safety factor profiles with reduction and recovery of the bootstrap current. From the experimental observation and simulations, we reach conclusion that the bootstrap current decreases within the island O-point.

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分野:Physics, Fluids & Plasmas

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