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Stabilization and prevention of the 2/1 neoclassical tearing mode for improved performance in DIII-D

DIII-Dにおける閉じ込め性能改善のための2/1新古典テアリングモードの安定化と予防

Prater, R.*; La Haye, R. J.*; Luce, T. C.*; Petty, C. C.*; Strait, E. J.*; Ferron, J. R.*; Humphreys, D. A.*; 諌山 明彦; Lohr, J.*; 長崎 百伸*; Politzer, P. A.*; Wade, M. R.*; Welander, A. S.*

Prater, R.*; La Haye, R. J.*; Luce, T. C.*; Petty, C. C.*; Strait, E. J.*; Ferron, J. R.*; Humphreys, D. A.*; Isayama, Akihiko; Lohr, J.*; Nagasaki, Kazunobu*; Politzer, P. A.*; Wade, M. R.*; Welander, A. S.*

DIII-Dの高ベータ放電においては$$m=2$$/$$n=1$$の新古典テアリングモード(NTM)が発生し、閉じ込め性能を大幅に劣化させ、また高頻度でディスラプションを引き起こす($$m$$, $$n$$はそれぞれポロイダルモード数及びトロイダルモード数)。NTMに起因する磁気島の発生場所に局所的に電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)を行いNTMを安定化することにより、導体壁がないときのキンク限界までプラズマ圧力を高めることに成功した。モーショナル・シュタルク効果計測の結果を反映した実時間平衡計算により、NTMの安定化後もECCD位置を補正をし続けてNTMの発生を抑制した。同様の手法でNTMが発生する前からECCDを行うことにより、NTMの発生を予防し4%を超えるベータ値のプラズマを得ることに成功した。またNTMの予防に必要なパワーに関して、修正Rutherford式を用いた予測値と実験から得られた閾値でよい一致を示すことが明らかになった。

The $$m=2$$ /$$n=1$$ neoclassical tearing mode (NTM) has been observed to strongly degrade confinement and frequently lead to a disruption in high $$beta$$ discharges in DIII-D if allowed to grow to large size. Stabilization of grown NTMs by application of highly localized electron cyclotron current drive (ECCD) at the island location has led to operation at increased plasma pressure, up to the no-wall kink limit. After the NTM is stabilized by the ECCD, the correct location for the current drive is maintained using information from real-time equilibrium reconstructions which include measurements from the motional Stark effect diagnostic. This same process is used alternatively to prevent the mode from ever growing, leading to performance at the pressure limit in high performance hybrid discharges with $$beta$$ above 4%. Modeling using the modified Rutherford equation shows that the required power is in close agreement with the experimental threshold for prevention of the 2/1 NTM.

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パーセンタイル:11

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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